Modelagem e investigação de layout fabril para a produção de painéis modulares de vedação vertical em biocompósito de edificação industrializada

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dc.contributor.advisorOrtenzi, Altibano
dc.contributor.authorFrancisco, Shandy Alexandra Morassi
dc.contributor.bancaAntonelli, Gilberto Clóvis
dc.contributor.bancaFerreira, Marcelo A.
dc.contributor.bancaFerreira, José Ângelo
dc.contributor.bancaFazinga, Wanessa Roberta
dc.coverage.extent232 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-09-24T13:36:30Z
dc.date.available2026-09-24T13:36:30Z
dc.date.issued2025-10-17
dc.description.abstractOs processos tradicionais da construção civil dependem de materiais convencionais e energeticamente intensivos, como cimento, aço e cerâmica. Considerando que esses materiais provêm de fontes não renováveis, cada vez mais é despertada a consciência de sua finitude e a necessidade de se buscar alternativas sustentáveis que sejam reutilizáveis, recicláveis ou renováveis, contribuindo para a redução das emissões de CO2 e do consumo energético. O objetivo desta pesquisa foi investigar os benefícios da virtualização do processo de fabricação de painéis modulares de vedação vertical (PMVV) em biocompósitos, aplicados em edificações industrializadas modulares (EIM), por meio da integração de conceitos de Desenvolvimento Integrado de Produto (IPD), Gestão do Ciclo de Vida do Produto (PLM) e princípios de Projeto para a eXcelência (DfX). A abordagem metodológica envolveu a revisão sistemática da literatura para identificar lacunas de pesquisa e validar o ineditismo do estudo, a modelagem do processo produtivo em uma Fábrica Virtual (VF) e o desenvolvimento de um algoritmo baseado em Redes Neurais (RN) para identificar os painéis mais complexos e estimar tempos não obtidos de outra forma. Os resultados evidenciaram que a virtualização é capaz de antecipar ajustes no layout fabril e identificar processos críticos, especialmente na etapa de montagem, que se manteve como a de maior impacto na capacidade produtiva, mesmo nos cenários otimizados. As etapas de fechamento, inspeção e embalagem apresentaram menor variação, configurando-se como restrições constantes no processo. A análise comparativa dos painéis demonstrou que o PRE apresentou tempos de ciclo menores devido à sua menor complexidade, enquanto PP e PJG mantiveram padrões de desempenho semelhantes; contudo, todos os painéis são indispensáveis à montagem da unidade habitacional, sendo necessário equilíbrio entre suas capacidades produtivas. A análise detalhada dos processos de fabricação desses painéis permite identificar pontos críticos e propor melhorias, como a utilização de RN para otimizar a sequência de produção. A pesquisa reforça que a utilização de compósitos de matriz biopolimérica, aliados à virtualização fabril e à inteligência artificial, pode promover ganhos em eficiência, redução de desperdícios e aumento da sustentabilidade do processo construtivo. Cientificamente, o trabalho contribui ao demonstrar que a integração de simulação digital e IA constitui uma abordagem inédita na construção civil, com potencial de aprofundar o campo de investigação em planejamento e gestão de sistemas construtivos industrializados. No campo aplicado, fornece subsídios para empresas adotarem estratégias mais seguras e econômicas antes da implementação física de construções industrializadas com impacto positivo em custos, prazos e qualidade
dc.description.abstractother1Traditional construction processes rely on conventional and energy-intensive materials such as cement, steel, and ceramics. As these materials originate from non-renewable sources, there is growing awareness of their finite nature and the need to seek sustainable alternatives that are reusable, recyclable, or renewable, contributing to the reduction of CO2 emissions and energy consumption. The objective of this research was to investigate the benefits of virtualizing the manufacturing process of vertical modular sealing panels (VMSPs) made from biocomposites, applied in modular industrialized buildings (MIBs), through the integration of concepts from Integrated Product Development (IPD), Product Lifecycle Management (PLM), and Design for eXcellence (DfX) principles. The methodological approach involved a systematic literature review to identify research gaps and validate the novelty of the study, modeling the production process within a Virtual Factory (VF), and developing a Neural Network (NN)-based algorithm to identify the most complex panels and estimate production times that could not be obtained otherwise. The results showed that virtualization enables early adjustments to the factory layout and identification of critical processes, especially in the assembly stage, which remained the most impactful on production capacity—even in optimized scenarios. The closing, inspection, and packaging stages exhibited lower variation, establishing themselves as consistent constraints within the process. Comparative analysis of the panels revealed that the PRE panel had shorter cycle times due to its lower complexity, while PP and PJG panels maintained similar performance patterns. However, all panels are essential to the assembly of the housing unit, requiring a balanced approach to their production capacities. Detailed analysis of the manufacturing processes of these panels allowed for the identification of critical points and the proposal of improvements, such as the use of neural networks to optimize the production sequence. This research reinforces that the use of biopolymeric matrix composites, combined with factory virtualization and artificial intelligence, can lead to gains in efficiency, waste reduction, and increased sustainability in the construction process. Scientifically, the study contributes by demonstrating that the integration of digital simulation and AI represents a novel approach in civil construction, with the potential to deepen the field of research in planning and management of industrialized construction systems. In applied terms, it provides support for companies to adopt safer and more cost-effective strategies prior to the physical implementation of industrialized buildings, with positive impacts on cost, schedule, and quality
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/20014
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectFábrica virtual
dc.subjectSimulação fabril
dc.subjectConstrução sustentável
dc.subjectMateriais biocompósitos
dc.subjectEficiência energética
dc.subjectConstrução modular
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsVirtual factory
dc.subject.keywordsFactory simulation
dc.subject.keywordsSustainable construction
dc.subject.keywordsBiocomposite materials
dc.subject.keywordsEnergy efficiency
dc.subject.keywordsModular Construction
dc.titleModelagem e investigação de layout fabril para a produção de painéis modulares de vedação vertical em biocompósito de edificação industrializada
dc.title.alternativeModeling and investigation of factory layout to produce modular vertical fencing biocomposite panels for industrialized buildings
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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