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Uma análise de modelos de produção florestal utilizando técnicas de redes neurais artificiais (rnas) e regressão logística ordinal (rlpo). O estudo aborda a predição do rendimento em madeira serrada de pinus caribaea morelet var. E a classificação de madeira serrada, além de discutir os desafios e fatores que afetam o rendimento e qualidade da madeira. O documento também apresenta um modelo de regressão stepwise para a predição do rendimento em madeira serrada e compara os resultados com os modelos tradicionais de regressão.
Tipologia: Resumos
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Pernambuco - Brasil Julho - 2017
Pernambuco - Brasil Julho - 2017
ouoRou GANNI MARmL GUERA MODELOs MATEMATlcos PARA Auxinro A TOMADA DE DEclsAO NO
Aprovada em: 06/07/ Banca Examinadora: (Departamento de sistemas computacionais -DSC- UPE) (Iustituto Federal de Educapao, Ci6ncia e Tecnologia de PemambucofFPE)
Á meu pai GUERA Sabi Broussi Célestin (In memorian), minha mãe SEGLA Angèle, meus tios Bio TABE e ZIME Chabi Amadou e suas famílias e minha esposa Mariam Valdés Friol. Dedico.
BIOGRAFIA
GUERA, O.G.M. MODELOS MATEMÁTICOS PARA AUXÍLIO À TOMADA DE DECISÃO NO PROCESSO PRODUTIVO...
2.1 Processo Produtivo Florestal (PPF) e níveis de planejamento ......................... 32 2.2 Generalidades sobre a espécie objeto de estudo: Pinus caribaea Morelet ....... 34 2.2.1 Estudos sobre o Pinus caribaea Morelet................................................................. 35 2.2.2 Florestas plantadas de Pinus caribaea var. caribaea em Cuba............................... 35 2.3 Estudos de crescimento e produção florestal .....................................................^36 2.3.1 Classificação da capacidade produtiva de sítios florestais..................................... 36 2.3.2 Estudos de crescimento e produção florestal e sua classificação........................... 37 2.3.3 Elementos dos avanços na modelagem do crescimento e produção florestal........... 40 2.3.4 Modelos compatíveis de crescimento e produção florestal.................................... 40 2.3.5 A sobrevivência/mortalidade florestal: outro componente do crescimento e produção florestal.................................................................................................... 41 2.3.6 Estudos de crescimento e produção do Pinus caribaea var. caribaea em Cuba........ 42 2.4 Colheita florestal ................................................................................................... 43 2.4.1 Extração florestal.................................................................................................... 43 2.4.2 Transporte florestal................................................................................................. 44 2.4.3 Estudos de tempo e movimentos na extração e transporte florestal....................... 45 2.5 Rendimento e qualidade na transformação primária da madeira .................... 46
2.6.1 Estatística experimental para auxílio à tomada de decisão no gerenciamento florestal................................................................................................................... 47 2.6.1.1 Técnicas multivariadas para auxílio a tomada de decisão no gerenciamento florestal................................................................................................................... 47 2.6.1.2 Análise de variância univariada versus Análise de variância multivariada.............. 48
GUERA, O.G.M. MODELOS MATEMÁTICOS PARA AUXÍLIO À TOMADA DE DECISÃO NO PROCESSO PRODUTIVO... 3.3 Equações para a prognose da produção do Pinus caribaea var. caribaea................. 101 3.4 Modelos de prognose de sobrevivência futura em plantios de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf.......................................................................... 105 3.5 Redes Neurais Artificiais para prognose de produção e sobrevivência do Pinus caribaea var. caribaea Barr. & Golf........................................................................ 107 3.5.1 Predição e prognose do crescimento e produção do Pinus caribaea var. caribaea... 108 3.5.2 Prognose de sobrevivência do Pinus caribaea var. caribaea................................... 112
4. CONCLUSÕES ..................................................................................................... 114 5. REFERÊNCIAS ....................................................................................................^115 CAPÍTULO II ABORDAGEM MULTIVARIADA EM EXPERIMENTO DE COLHEITA DA MADEIRA EM PLANTIOS DE Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf. RESUMO ............................................................................................................... (^122) ABSTRACT .......................................................................................................... (^123) RÉSUMÉ ............................................................................................................... (^124) 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... (^125) 2. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................. (^127) 2.1 Caracterização da área de estudo............................................................................. (^127) 2.2 Características das máquinas de extração e transporte de madeira.......... (^128) 2.3 Coleta de dados experimentais e cálculo de custos e produtividades....................... (^130) 2.4 Análise de suficiência amostral.............................................................................. (^131) 2.5 Sistemas de colheita avaliados e indicadores de desempenho................................. (^131) 2.6 Análise estatística.................................................................................................... (^131) 2.6.1 Experimento fatorial univariado............................................................................. (^132) 2.6.2 Experimento fatorial multivariado.......................................................................... (^133) 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... (^135) 3.1 Suficiência amostral e resultados de estudos de tempos e movimentos na
3.2 Produtividades e custos de extração e transporte de madeira em florestas plantadas de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf. na EFI Macurije................................................................................................................. (^137) 3.3 Experimentos fatoriais univariadas e multivariadas................................................ (^140) 3.3.1 Normalidade e homocedasticidade univariada e multivariada................................ (^140) 3.3.2 Experimento fatorial univariado para custo e para produtividade........................... (^140) 3.3.3 Experimento fatorial multivariado combinando “produtividade” e “custo”........... (^143)
GUERA, O.G.M. MODELOS MATEMÁTICOS PARA AUXÍLIO À TOMADA DE DECISÃO NO PROCESSO PRODUTIVO... 3.3.3.1 Teste T 2 de Hotelling para vetores de médias na interação MxD............................ (^144)
4. CONCLUSÕES .................................................................................................... (^146) 5. REFERÊNCIAS ....................................................................................................^147 CAPÍTULO III MODELO DE PROGRAMAÇÃO POR METAS LEXICOGRÁFICA PARA O PLANEJAMENTO DA EXTRAÇÃO E TRANSPORTE DE MADEIRA NA EMPRESA FLORESTAL INTEGRAL MACURIJE RESUMO ............................................................................................................... (^151) ABSTRACT .......................................................................................................... (^152) RÉSUMÉ ............................................................................................................... (^153) 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... (^154) 2. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................. (^158) 2.1 Caracterização da área de estudo............................................................................. (^158) 2.2 Caraterização de colheita e transporte de madeira na EFI Macurije...................... (^158) 2.3 Metodologia............................................................................................................ (^159) 2.3.1 Modelo de Programação por Metas Lexicográfica de transbordo proposto............. (^161) 2.3.1.1 Definição das metas e ordem lexicográfica............................................................... (^161) 2.3.1.2 Proposta de um modelo de programação por metas lexicográfica para transbordo (extração e transporte) de madeira............................................................................ (^162) 2.3.1.2.1 Especificação dos conjuntos, parâmetros e variáveis de decisão............................. (^162) 2.3.1.2.2. Formulação matemática do modelo genérico......................................................... (^164) 2.3.2 Implementação do modelo de programação por metas lexicográfica proposto............ (^167) 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ..........................................................................^169 3.1 Solução do problema de transbordo de madeira por meio do modelo de programação por metas lexicográficas proposto...................................................... (^169) 3.2 Análise da sensibilidade do modelo a variação dos recursos................................... (^170) 4. CONCLUSÕES .................................................................................................... (^173) 5. REFERÊNCIAS .................................................................................................... (^174) CAPÍTULO IV MODELOS DE REGRESSÃO E REDES NEURAIS ARTIFICIAIS PARA PREDIÇÃO DO RENDIMENTO EM MADEIRA SERRADA DE Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf. RESUMO ............................................................................................................... (^178) ABSTRACT .......................................................................................................... (^179) RÉSUMÉ ............................................................................................................... (^180) 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... (^181) 2. MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................. (^184)
GUERA, O.G.M. MODELOS MATEMÁTICOS PARA AUXÍLIO À TOMADA DE DECISÃO NO PROCESSO PRODUTIVO... LISTA DE FIGURAS PÁG. REFERENCIAL TEÓRICO 1 Componentes do Processo de Produção Florestal (Fonte: GUNNARSSON, 2007)......... 32 2 Área de distribuição natural do Pinus caribaea (Fonte: CRITCHFIELD; LITTLE, 1966)................................................................................................................................. (^34) 3 Classificação de modelos de crescimento e produção florestal. Fonte: Elaborada com base a classificação de Davis & Johnson (1987)............................................................... (^38) 4 Modelo matemático de um neurônio artificial (Fonte: HAYKIN, 2001).......................... (^54) 5 Taxonomia das arquiteturas de Redes Neurais Artificiais (Fonte: JAIN; MAO; MOHIUDDIN, 1996)....................................................................................................... (^55) 6 Estrutura de uma rede neural MLP (COELHO; SANTOS; COSTA Jr., 2008)................. 56 7 Estrutura de uma rede neural RBF (COELHO; SANTOS; COSTA Jr, 2008)................... 57 CAPÍTULO I 1 Localização geográfica da EFI Macurije, Pinar del Río, Cuba (Fonte: RODRÍGUEZ, 2012).................................................................................................................................. (^88) 2 Etapas de treinamento de Redes Neurais Artificiais para predição e prognose de produção para Pinus caribaea var. caribaea. Fonte: Elaborada com base a Valença (2010)................................................................................................................................ (^92) 3 Distribuição dos resíduos dos modelos de crescimento e produção ajustados.................. 98 4 Idades de Rotação Técnicas (IRT) para Pinus caribaea var. caribaea.............................. 99 5 Curvas de índice de sítio polimórficas para Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf. , Pinar del Rio, Cuba............................................................................................. (^100) 6 Idade vs. índice de sítio nas parcelas permanentes de Pinus caribaea var. caribaea var. caribaea na empresa florestal integral Macurije............................................................... (^101) 7 Distribuição dos resíduos dos modelos de prognose para Pinus caribaea var. caribaea.... (^104) 8 Projeção da produção de P. caribaea var. caribaea por capacidade produtiva na Empresa Florestal Integral Macurije, Pinar del Río, Cuba................................................................ (^105) 9 Distribuição dos resíduos dos modelos de predição de sobrevivência do Pinus caribaea var. caribaea na empresa Macurije.................................................................................... (^107) 10 Prognose de sobrevivências (a) e taxas de mortalidade (b) para diferentes densidades iniciais em plantios de Pinus caribaea Morelet var. caribaea............................................. (^107) 11 Distribuição dos resíduos das RNAs treinadas para predição e prognose da produção em povoamentos de Pinus caribaea var. caribaea................................................................... 110
GUERA, O.G.M. MODELOS MATEMÁTICOS PARA AUXÍLIO À TOMADA DE DECISÃO NO PROCESSO PRODUTIVO... CAPÍTULO IV 1 Localização geográfica da serraria Combate de Tenerías da EFI Macurije....................... 184 2 Distribuição dos resíduos das equações tradicionais de estimativa do rendimento em madeira serrada do P. caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf. na EFI Macurije, Cuba................................................................................................................................. 194 3 Distribuição dos resíduos da equação de regressão stepwise para estimativa do rendimento de madeira serrada do P. caribaea Morelet var. caribaea na EFI Macurije, Cuba................................................................................................................................. 195 4 Distribuição dos resíduos das equações baseadas nas EDOs para a estimativa do rendimento em madeira serrada do Pinus caribaea var. caribaea na EFI Macurije, Cuba................................................................................................................................... 197 5 Distribuição dos resíduos das RNAs na predição do rendimento em madeira serrada do Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf. na EFI Macurije, Cuba..................... 199 6 Variação do rendimento observado e estimado pela RNA MLP 12- 8 - 1............................. (^200) 7 Importância das variáveis independentes nas RNAs treinadas para a predição do rendimento em madeira serrada do P. caribaea var. caribaea na EFI Macurije, Cuba....... 200 8 Desempenhos das RNAs e dos modelos de regressão no processo de validação................ (^201) CAPÍTULO V 1 Localização geográfica da serraria “Combate de Tenerías” na EFI Macurije..................... 214 2 Scree plot dos autovalores antes (a) e depois (b) da rotação varimax................................ 221 3 Desempenhos dos diferentes modelos na classificação de madeira serrada de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf. na serraria Combate de Tenerías................ 227
GUERA, O.G.M. MODELOS MATEMÁTICOS PARA AUXÍLIO À TOMADA DE DECISÃO NO PROCESSO PRODUTIVO... LISTA DE TABELAS PÁG. REFERENCIAL TEÓRICO 1 Multilayer Perceptron (MLP) versus Radial Basis Function (RBF). Fonte: Elaborada com base a Kriesel (2007).................................................................................................. 57 2 Tipos de funções de ativação de neurônios nas RNAs MLP & RBF................................... 59 3 Proporções aplicadas na partição da base de dados no treinamento das RNAs................... 60 CAPÍTULO I 1 Distribuição das parcelas permanentes nas unidades básicas de produção florestal da empresa florestal integral macurije, Pinar del Río, Cuba.................................................... 89 2 Análise descritiva das variáveis coletadas nos plantios de P. caribaea var. caribaea......... 89 3 Modelos de predição de crescimento ajustados para plantios de Pinus caribaea var. caribaea, Pinar del Rio, Cuba............................................................................................. 90 4 Modelos de prognose de produção em plantios de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf....................................................................................................................... 91 5 Modelos de prognose de sobrevivência em plantios de Pinus caribaea var. caribaea........ 92 6 Características dos treinamentos das RNAs para predição de crescimento e prognose de produção e sobrevivência................................................................................................... 93 7 Estimativas dos parâmetros dos modelos de predição de crescimento e produção do Pinus caribaea Morelet var. caribaea ................................................................................ 96 8 Estimativas dos parâmetros dos modelos de prognose da área basal e do volume de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf, em Pinar del Rio, Cuba............................... 102 9 Estimativas dos parâmetros dos modelos de prognose da sobrevivência em plantios de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barr. & Golf............................................................ 105 10 Resultados dos treinamentos das RNAs para predição e prognose de crescimento e produção em plantios de Pinus caribaea var. caribaea, Pinar Del Rio, Cuba..................... 108 11 Testes t-pareado e T^2 de Hotteling entre os valores observados e estimados pelo modelo de B.M.S. et al. (2006) e as RNAs...................................................................................... 111 12 Resultados dos treinamentos das RNAs para a projeção da sobrevivência em plantios de P. caribaea var. caribaea, Pinar Del Rio, Cuba.................................................................. 112 13 Teste t-pareado entre as sobrevivências observadas e as estimadas pelo modelo de Pienaar & Shiver (1981) e a RNA MLP 13- 10 - 1 ................................................................ 113 CAPÍTULO II 1 Características dos plantios de P. caribaea na empresa Macurije, Cuba............................ 127 2 Tamanhos mínimos de amostragem e erros de amostragem correspondentes.................... 135
