Control design for multicast-aware class-based networks

The expectations of citizens from the Information Technologies (ITs) are increasing as the ITs have become integral part of our society, serving all kinds of activities whether professional, leisure, safety-critical applications or business. Hence, the limitations of the traditional network designs to provide innovative and enhanced services and applications motivated a consensus to integrate all services over packet switching infrastructures, using the Internet Protocol, so as to leverage flexible control and economical benefits in the Next Generation Networks (NGNs). However, the Internet is not capable of treating services differently while each service has its own requirements (e.g., Quality of Service - QoS). Therefore, the need for more evolved forms of communications has driven to radical changes of architectural and layering designs which demand appropriate solutions for service admission and network resources control. This Thesis addresses QoS and network control issues, aiming to improve overall control performance in current and future networks which classify services into classes. The Thesis is divided into three parts. In the first part, we propose two resource over-reservation algorithms, a Class-based bandwidth Over-Reservation (COR) and an Enhanced COR (ECOR). The over-reservation means reserving more bandwidth than a Class of Service (CoS) needs, so the QoS reservation signalling rate is reduced. COR and ECOR allow for dynamically defining over-reservation parameters for CoSs based on network interfaces resource conditions; they aim to reduce QoS signalling and related overhead without incurring CoS starvation or waste of bandwidth. ECOR differs from COR by allowing for optimizing control overhead minimization. Further, we propose a centralized control mechanism called Advanced Centralization Architecture (ACA), that uses a single state-full Control Decision Point (CDP) which maintains a good view of its underlying network topology and the related links resource statistics on real-time basis to control the overall network. It is very important to mention that, in this Thesis, we use multicast trees as the basis for session transport, not only for group communication purposes, but mainly to pin packets of a session mapped to a tree to follow the desired tree. Our simulation results prove a drastic reduction of QoS control signalling and the related overhead without QoS violation or waste of resources. Besides, we provide a generic-purpose analytical model to assess the impact of various parameters (e.g., link capacity, session dynamics, etc.) that generally challenge resource overprovisioning control. In the second part of this Thesis, we propose a decentralization control mechanism called Advanced Class-based resource OverpRovisioning (ACOR), that aims to achieve better scalability than the ACA approach. ACOR enables multiple CDPs, distributed at network edge, to cooperate and exchange appropriate control data (e.g., trees and bandwidth usage information) such that each CDP is able to maintain a good knowledge of the network topology and the related links resource statistics on real-time basis. From scalability perspective, ACOR cooperation is selective, meaning that control information is exchanged dynamically among only the CDPs which are concerned (correlated). Moreover, the synchronization is carried out through our proposed concept of Virtual Over-Provisioned Resource (VOPR), which is a share of over-reservations of each interface to each tree that uses the interface. Thus, each CDP can process several session requests over a tree without requiring synchronization between the correlated CDPs as long as the VOPR of the tree is not exhausted. Analytical and simulation results demonstrate that aggregate over-reservation control in decentralized scenarios keep low signalling without QoS violations or waste of resources. We also introduced a control signalling protocol called ACOR Protocol (ACOR-P) to support the centralization and decentralization designs in this Thesis. Further, we propose an Extended ACOR (E-ACOR) which aggregates the VOPR of all trees that originate at the same CDP, and more session requests can be processed without synchronization when compared with ACOR. In addition, E-ACOR introduces a mechanism to efficiently track network congestion information to prevent unnecessary synchronization during congestion time when VOPRs would exhaust upon every session request. The performance evaluation through analytical and simulation results proves the superiority of E-ACOR in minimizing overall control signalling overhead while keeping all advantages of ACOR, that is, without incurring QoS violations or waste of resources. The last part of this Thesis includes the Survivable ACOR (SACOR) proposal to support stable operations of the QoS and network control mechanisms in case of failures and recoveries (e.g., of links and nodes). The performance results show flexible survivability characterized by fast convergence time and differentiation of traffic re-routing under efficient resource utilization i.e. without wasting bandwidth. In summary, the QoS and architectural control mechanisms proposed in this Thesis provide efficient and scalable support for network control key sub-systems (e.g., QoS and resource control, traffic engineering, multicasting, etc.), and thus allow for optimizing network overall control performance.

Avaliação da eficiência do sistema de abastecimento de água da APA

A água é um recurso essencial e escasso, como tal, é necessário encontrar medidas que permitam o seu uso de modo sustentável e garantam a proteção do meio ambiente. Devido a esta crescente preocupação assiste-se a um movimento legislativo, nacional e internacional, no sentido de garantir o desenvolvimento sustentável. Surge assim, a Diretiva Quadro da Água e a Lei da Água, que é complementada com legislação diversa. Como elemento constituinte do ciclo urbano da água, os Sistemas de Abastecimento têm sofrido evoluções nem sempre adequadas. É neste contexto que, em Portugal, nascem as diversas ferramentas para a melhoria da gestão dos recursos hídricos. As Entidades Gestoras têm como finalidade a gestão eficiente do bem água, e dispõe de dois importantes instrumentos, o Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água e o Guia para o “controlo de perdas de água em sistemas públicos de adução e distribuição”(ERSAR). Esta Gestão passa, não só pela abordagem da problemática das perdas de água, reais e aparentes, como também pela análise do comportamento que origina o desperdício. A APA, enquanto entidade gestora, procura maximizar a eficiência do seu sistema de abastecimento, para tal, foram aplicadas as ferramentas propostas pelo ERSAR. Concluindo-se que este sistema tem um total de perdas de água de 34%, devendo-se estas perdas essencialmente ao envelhecido parque de contadores e perdas nos ramais de distribuição (teórico). As perdas comerciais representam cerca de 69%, o que revela que os volumes de água não faturados (medidos ou não) são muito elevados. Por outro lado, a realização do cálculo do Balanço Hídrico e dos índices de desempenho permitem classificar a performance do sistema de abastecimento e compará-la com os seus objetivos de gestão. Atendendo ao volume de água perdido nos ramais, foram efetuadas medições noturnas, verificando-se que no Porto de Pesca Costeira existe um volume de água escoado não justificado. Neste sentido, elaborou-se um plano de ação para aumentar a eficiência do sistema, ou seja, reduzir as perdas totais de 34% para 15%.

Melhoria de fluxos no armazém de componentes da Bosch Termotecnologia S.A.

A gestão de um armazém de componentes de uma qualquer empresa produtiva é uma das principais tarefas a desempenhar no seio desta, pois a mesma afecta toda a cadeia de abastecimento de entrega do produto final, sendo o armazém de componentes o início da cadeia interna. Qualquer dificuldade que surja no desenrolar das actividades associadas poderá causar impactos prejudiciais nos processos consequentes. A melhoria do principal processo do armazém, correspondente à satisfação dos pedidos de material dos processos a jusante, é algo que trará benefícios a toda a cadeia, ao mesmo tempo que são melhoradas as condições de trabalho, eliminando o desperdício e tornando o processo mais eficiente. Não obstante deste processo, ainda existe a necessidade de recolher e gerir informações referentes aos diferentes processos do armazém da maneira mais rápida possível, para actuar de acordo com as necessidades. A falta de informação relativamente ao estado de um processo também poderá influenciar os processos seguintes de forma negativa. O projecto aqui apresentado foi realizado no armazém de componentes da Bosch Termotecnologia S.A., em Aveiro, tendo como objectivo mostrar a importância da movimentação de material e também de informação dentro desta área, criando ao mesmo tempo a melhoria tanto dos fluxos de material como dos fluxos de informação. Serão apresentadas diferentes implementações que foram desenvolvidas com o intuito de criar melhoria nos fluxos: a criação de novos fluxos de informação para o processo de recepção de material, com o intuito de recolher informação que até agora não era perceptível, para depois actuar na melhoria do processo; a criação de áreas dedicadas dentro da área de picking, de modo a atingir uma redução no número de colaboradores afectos ao processo de picking; a implementação de uma célula de repacking, de modo a remover esta actividade do processo de picking; bem como todas as actividades realizadas com o objectivo de implementar as melhorias propostas.

Melhoria do abastecimento interno com comboio logístico na indústria automével

Este projeto surgiu da necessidade de uma empresa da indústria automóvel melhorar o modo de abastecimento das suas várias linhas de produção. Optando por um abastecimento através de comboio logístico, em detrimento do uso de empilhador, indo assim de encontro com as práticas de pensamento lean aplicadas à logística, procurando eliminar o desperdício e aumentar a produtividade de uma ação vital do seu negócio. Nesse sentido, este projeto procurou dar resposta a esse objetivo, consistindo no estudo da situação atual e posterior análise das alterações necessárias a realizar visando a melhoria do abastecimento interno com comboio logístico. O projeto integra diversas reformulações ao nível das linhas de produção, armazém e de todo o planeamento logístico de abastecimento. Ao aplicar as mudanças e os novos planeamentos de abastecimento propostos são esperados resultados de vários ganhos a três grandes níveis: Recursos Humanos, Materiais e Ambientais.

Princípios Lean aplicados à gestão da informação: um caso prático no departamento de custeio da ECCO

O pensamento lean, assim como os conceitos e práticas que lhe estão associados, são, hoje em dia, vistos pelas organizações como meios que promovem a busca pela excelência empresarial. A aplicação dos princípios lean ultrapassou já a barreira do domínio produtivo, conhecendo-se, cada vez mais, outros ramos de utilização, como é o caso do setor dos serviços, que tem demonstrado um potencial enorme no que diz respeito à exploração desta filosofia. No entanto, as experiências de aplicação destes princípios a outras áreas, que não a indústria de transformação, têm ainda poucos resultados concretos espelhados na literatura. Este projeto surge no sentido de contribuir para alcançar processos mais eficientes, aplicando ferramentas e metodologias da filosofia lean a processos de gestão da informação, tendo o caso prático decorrido no recém-criado Departamento de Custeio Global da ECCO. Por se tratar de um novo departamento, ergue-se a necessidade de construir e modificar ferramentas e práticas em toda a estrutura da empresa. Deste modo, o lean será utilizado como um possível caminho para promover a melhoria contínua dos vários processos, tendo em vista a obtenção de uma melhor relação entre os resultados obtidos e os recursos despendidos. Assim, serão apresentadas várias propostas de melhoria para o departamento em causa, no âmbito da gestão da informação e que, partindo de uma análise inicial baseada nos princípios lean, pretendem agregar mais valor aos processos, minimizando os desperdícios que lhes estão associados e, consequentemente, promovendo o seu melhoramento contínuo.

Ferramentas Lean na indústria corticeira

O presente projeto tem como objetivo a aplicação de ferramentas do universo Lean Thinking na indústria corticeira de forma a identificar e eliminar fontes de desperdício, criar valor e envolver a organização numa cultura de melhoria contínua focada na satisfação do cliente. A Unidade Industrial de Lamas encontra-se a passar por uma fase de mudança e carece da aplicação de ferramentas 5S, Gestão Visual, Kaizen Diário e Standard Work, contempladas no seu programa de melhoria contínua intitulado de Cork.MAIS. A aplicação das ferramentas comprovam o sucesso em termos de qualidade e eficiência operacional. Os 5S conduzem à eficiência, segurança e organização dos postos de trabalho e quando implementados despoletam de forma natural a necessidade de implementação da ferramenta Gestão Visual que acarreta inúmeros benefícios visto que visa sistemas simples e intuitivos. A ferramenta Kaizen Diário contribuiu para aumentar a comunicação entre os diferentes turnos, alinhar os colaboradores com a estratégia da Unidade Industrial de Lamas e identificar oportunidades de melhoria fomentando o trabalho em equipa. A ferramenta Standard Work contribuiu para a redução dos encravamentos dos equipamentos SVE obtendo-se um aumento de 11% do Overall Equipment Effectiveness. Realizar uma retrospetiva de todos os processos e fluxos de produção tornou-se oportuno e, para tal, recorreu-se à ferramenta Value Stream Mapping. Todo o trabalho em equipa serviria para analisar o estado atual da cadeia de valor da Unidade Industrial de Lamas no que respeita ao planeamento e fluxos de material e informação, metodologia do controlo de produto e processo e eficiência operacional. Todas as oportunidades de melhoria identificadas e implementadas acrescentam valor à cadeia da organização mas dá-se destaque às ações de melhoria implementadas no âmbito do projeto de planeamento e fluxos de informação e material. Todas as novas ferramentas implementadas contempladas no sistema pull da organização conduziram a uma redução de 11% do material em work in process e um aumento de 25% da taxa de satisfação de encomendas.

Development of variable displacement oil pump for internal combustion engines

In the last years the need to develop more environmentally friendly and efficient cars as led to the development of several technologies to improve the performance of internal combustion engines, a large part of the innovations are focused in the auxiliary systems of the engine, including, the oil pump, this is an element of great importance in the dynamics of the engine as well a considerable energy consumer. Most solutions for oil pumps to this day are fixed displacement, for medium and high speeds, the pump flow rate is higher than the needs of the engine, this excess flow leads to the need for recirculation of the fluid which represents a waste of energy. Recently, technological advances in this area have led to the creation of variable displacement oil pumps, these have become a 'must have' due to the numerous advantages they bring, although the working principle of vane or piston pumps is relatively well known, the application of this technology for the automotive industry is new and brings new challenges. The focus of this dissertation is to develop a new concept of variable displacement system for automotive oil pumps. The main objective is to obtain a concept that is totally adaptable to existing solutions on the market (engines), both dimensionally as in performance specifications, having at the same time an innovative mechanical system for obtaining variable displacement. The developed design is a vane pump with variable displacement going in line with existing commercial solutions, however, the variation of the eccentricity commonly used to provide an variable displacement delivery is not used, the variable displacement is achieved without varying the eccentricity of the system but with a variation of the length of the pumping chamber. The principle of operation of the pump is different to existing solutions while maintaining the ability to integrate standard parts such as control valves and mechanical safety valves, the pump is compatible with commercial solutions in terms of interfaces for connection between engine systems and pump. A concept prototype of the product was obtained in order to better evaluate the validity of the concept. The developed concept represents an innovation in oil pumps design, being unique in its mechanical system for variable displacement delivery.

Otimização de uma linha de aglomeração de materiais reciclados

Dado a globalização dos negócios e o aumento da competitividade dos produtos, é cada vez mais difícil para as grandes empresas manter a sua posição no mercado. Este processo quer-se rápido, eficaz e com o menor custo possível. Para este efeito, a metodologia Lean tem oferecido respostas bastante interessantes às empresas, com a aplicação de ferramentas da metodologia muito simples mas muito eficientes. Garantir características no produto final que façam á empresa manter ou ganhar cota no mercado é fundamental. Como tal, as empresas tentam ao máximo garantir a qualidade e o aspecto visual do produto. Posto isto, foram efetuados vários trabalhos para fazer frente às situações acima apresentadas e fazer com que o produto continue competitivo, para que possa aumentar a sua margem de lucro, mantendo o seu valor no mercado. Os trabalhos efetuados foram: plano de manutenção autónoma, um estudo do efeito da velocidade do misturador no produto final e um balanceamento à linha de aglomeração. Com a aplicação do Plano de Manutenção Autónoma, foi possível eliminar desperdícios, tornar a linha mais organizada e limpa e instruir os operadores a serem mais responsáveis, organizados e críticos ao seu trabalho. Quanto ao estudo do efeito da velocidade do misturador no produto final, os resultados não foram os esperados, dado que com o ensaio industrial efetuado não foi possível melhorar significativamente o aspeto visual do produto. Apesar de não ter sido possível a sua implementação, com o estudo do Balanceamento da linha, junto com os dados recolhidos foi possível obter um conhecimento mais pormenorizado da linha, foi criada uma possibilidade de proteger a linha de possíveis flutuações do mercado e eliminação de desperdício e uma possibilidade de listagem de tarefas estandartizadas e equilibradas, promovendo um menor esforço aos operadores. Em síntese, com a elaboração destes trabalhos, foi possível provocar um impacto positivo na linha, tornando-a mais organizada, reduzindo desperdício, protegendo de flutuações do mercado e aumentando o conhecimento da mesma.