Ant colony system based approach to single machine scheduling problems: weighted tardiness scheduling problem

The paper introduces an approach to solve the problem of generating a sequence of jobs that minimizes the total weighted tardiness for a set of jobs to be processed in a single machine. An Ant Colony System based algorithm is validated with benchmark problems available in the OR library. The obtained results were compared with the best available results and were found to be nearer to the optimal. The obtained computational results allowed concluding on their efficiency and effectiveness.

Derivative-free optimization and filter methods to solve nonlinear constrained problems

In real optimization problems, usually the analytical expression of the objective function is not known, nor its derivatives, or they are complex. In these cases it becomes essential to use optimization methods where the calculation of the derivatives, or the verification of their existence, is not necessary: the Direct Search Methods or Derivative-free Methods are one solution. When the problem has constraints, penalty functions are often used. Unfortunately the choice of the penalty parameters is, frequently, very difficult, because most strategies for choosing it are heuristics strategies. As an alternative to penalty function appeared the filter methods. A filter algorithm introduces a function that aggregates the constrained violations and constructs a biobjective problem. In this problem the step is accepted if it either reduces the objective function or the constrained violation. This implies that the filter methods are less parameter dependent than a penalty function. In this work, we present a new direct search method, based on simplex methods, for general constrained optimization that combines the features of the simplex method and filter methods. This method does not compute or approximate any derivatives, penalty constants or Lagrange multipliers. The basic idea of simplex filter algorithm is to construct an initial simplex and use the simplex to drive the search. We illustrate the behavior of our algorithm through some examples. The proposed methods were implemented in Java.

Empreendedorismo Social, o papel das IPSS: estudo de caso

O empreendedorismo social tem vindo, nas últimas décadas, a ser denominado como um novo paradigma determinante para o funcionamento da economia, em grande parte, porque a economia social tornou-se basilar na sociedade, por um lado, pelo crescimento exponencial da exclusão social, elevado desemprego e envelhecimento da população e, por outro, devido às dificuldades orçamentais dos governos. O empreendedorismo social, utilizado por Instituições Particulares de Solidariedade Social sem fins lucrativos, procura resolver problemas sociais de forma inovadora e sustentável, com a finalidade de dar resposta aos grandes desafios sociais da atualidade, através da ação social na prevenção e no apoio nas diversas situações de fragilidade, exclusão ou carência humana, promovendo a inclusão, a integração social e o desenvolvimento local. O objetivo fundamental do presente trabalho, pretende verificar até que ponto as IPSS podem ser definidas como empreendedores sociais, através da prestação de serviços, nas variadas áreas à população local, de forma a alcançar o valor social. Neste estudo enveredou-se pela metodologia qualitativa, utilizando o método do estudo de caso único, recorrendo ao questionário como instrumento de recolha de dados numa instituição particular de solidariedade social do concelho da Maia. Deste estudo foi possível concluir a IPSS tem uma proximidade às populações, através das diversas valências vocacionadas para a resolução de problemas sociais emergentes, promovendo a inclusão a integração social, e alcançar o valor social. Assim, consideramos a IPSS estudada como sendo parte integrante e promotora do empreendedorismo social.

Análise do padrão de recrutamento abdominal em crianças com dor espinal, entre os 7 e os 10 anos, durante a flexão rápida do ombro, com recurso a electromiografia de superfície

Estudos epidemiológicos dão conta de um aumento exponencial de crianças que reportam dor espinal nalgum momento da vida, tendo-se vindo a atribuir a esta um interesse crescente. Nesta sequência têm vindo a ser estudados factores de risco para a dor espinal, cujo leque tem aumentado devido ao contexto social em que nos inserimos. Um dos aspectos sobre o qual recai a nossa investigação relaciona-se com a activação muscular nas crianças com dor espinal, aspecto ainda não estudado nesta população em particular. A literatura indica que, na população adulta sem dor espinal existe pré-activação muscular abdominal aquando da flexão rápida do ombro e a maioria dos estudos revistos apontam para a inexistência da mesma nos indivíduos com dor espinal. Apesar disso, não existem evidências que o demonstrem em crianças pelo que o nosso estudo pretende descrever o padrão de recrutamento abdominal utilizado pelas crianças com dor espinal, aquando do movimento rápido do membro superior bem como analisar os principais factores de risco. Para recolha dos dados utilizou-se o Questionário de Dor Adaptado, para rastrear a amostra com dor espinal e descrever a sua história ocupacional, e Electromiografia de Superfície, com utilização do acelerómetro, que nos deu conta do início do movimento. Os dados obtidos neste estudo indicam que existe activação muscular abdominal, no momento imediatamente prévio ao início do movimento de flexão do ombro, em quase toda a musculatura abdominal, em crianças com dor espinal excepto em dois participantes que revelam um atraso na activação do músculo oblíquo interno direito e num outro que revela um atraso na activação do recto abdominal. Um dos participantes apresentou pré-activação em todos os músculos estudados. Isto provavelmente encontra-se relacionado com o processo de maturação e indica que possivelmente esta é uma boa altura para prevenir a evolução da dor e possíveis futuros problemas ocupacionais daí advindos, como faltar ao trabalho e ter uma baixa participação social. Estudos futuros devem debruçar-se sobre esta temática e sobre a delineação de novos programas, desta feita de prevenção, de modo a evitar problemas ocupacionais na idade adulta, já que crianças com dor são mais susceptíveis de se tornarem adultos com dor crónica.

Caracterização de águas do processo e optimização dos consumos de água nos vários circuitos da Petibol, S.A. – Embalagens de Plástico

A empresa Petibol, S.A. – Embalagens de plástico centra-se na produção de embalagens de plástico a partir da matéria-prima Poliestireno Expandido (EPS) e Polipropileno Expandido (EPP). A empresa possui uma preocupação ao nível da qualidade da água e do aproveitamento energético, tendo desta forma surgido a realização do estudo na unidade industrial, com o objectivo de anular e/ou diminuir as possíveis lacunas existentes na unidade industrial. Numa primeira etapa foi realizada uma caracterização global à qualidade da água e à empresa, actualizando-se os esquemas já existentes, contabilizando-se os custos actuais relativamente aos processos no circuito da água (arrefecimento, aquecimento e pressurização), e por fim, efectuou-se um levantamento in loco do circuito de água, relativamente à pressão, temperatura e caudal. Numa fase posterior, foram propostos equipamentos e processos, tendo em vista a colmatação dos problemas identificados, realizando-se um subsequente estudo relativamente aos custos inerentes a esses novos processos. A caracterização à água foi avaliada em diferentes pontos do circuito industrial, tendo-se determinado na Sala de Bombagem que o filtro de areia não possuía as dimensões mais apropriadas, existindo também um problema a nível mecânico associado ao processo de contra-lavagem. Tais factos podem ser a causa da ocorrência de um aumento do teor de sólidos após a passagem na camada filtrante. Relativamente ao amaciador, este deveria amaciar de forma completa a água para alimentação à caldeira, embora se tenha registado à saída do amaciador uma dureza de 21,3 mg/L, denunciando problemas na troca iónica. No que toca à água de alimentação à caldeira, verifica-se a existência de parâmetros que não se encontram de acordo com os critérios enunciados para uma óptima qualidade, sendo eles o pH (10,14), condutividade (363 μS/cm), teor de ferro (1,21 mg/L) e a dureza (16 mg/L). De salientar que somente o teor de cobre, que se encontra em quantidades vestigiais, apresenta-se de acordo com os valores impostos. No que respeita à água da caldeira, esta apresenta parâmetros incompatíveis com os recomendados, sendo eles a condutividade (7350 μS/cm), teor de sólidos dissolvidos (5248 mg/L) e alcalinidade total (780 mg/L). De referir que o valor de pH (11,8) não se encontra de acordo com a aplicação do tratamento “fosfato-pH coordenado”. Em relação aos parâmetros com valores que se encontram dentro dos limites, estes correspondem à dureza (0 mg/L), ao teor de fosfatos (45 mg/L) e teor de sílica (0 mg/L). A água do circuito de arrefecimento foi sujeita a uma análise microbiológica, que corroborou a presença de um biofilme. Um dos problemas enunciados pela empresa, prendia-se com a impossibilidade de descarga, no colector municipal, dos condensados dos compressores, visto apresentarem uma quantidade de óleo de cerca de 43,3 mg/L, equivalente a quatro vezes o valor limite de emissão, de acordo com a legislação municipal. Por fim, o efluente de descarga industrial apresenta um valor de pH (10,3) acima do intervalo permitido por lei (6,0 – 9,0), sendo que a corrente que mais contribui para este acréscimo de pH corresponde à corrente proveniente da água de purga, visto esta apresentar um valor de pH de 12,22. De maneira a contornar os parâmetros enunciados, é proposto a substituição do filtro de areia da Sala de Bombagem, assim como a inserção de um conjunto de medidas de remoção de ferro e desinfecção, sendo a conjugação de arejamento, coagulação, filtração e desinfecção, por parte do hipoclorito, a proposta apresentada. Aos condensados dos compressores é apresentado um sistema de separação, que possibilita a remoção do óleo da água, e uma consequente descarga da mesma. Actualmente, não existe qualquer filtro de areia no circuito de arrefecimento da água, sendo proposto assim esse equipamento, de forma a minorar o desenvolvimento da população microbiana, bem como a permitir uma maior eficiência na transferência de calor na torre de arrefecimento. Relativamente à descarga industrial, é recomendável a colocação de um sistema de regularização automática de pH. A inserção de uma válvula de três vias permite um aproveitamento energético e de água, a partir da confluência da água oriunda dos furos com a água do tanque de água fria, sendo posteriormente alimentada à central de vácuo. No estudo da recuperação energética, um outro equipamento avaliado correspondeu à serpentina, no entanto, verificou-se que a poupança no consumo de gás natural era de apenas 0,005%, o que não se mostrou uma proposta viável. O orçamento de todos os equipamentos é de 11.720,76 €, possibilitando não só um melhor funcionamento industrial, como um menor impacto a nível ambiental. Os custos futuros de funcionamento aumentam em 3,36%, tendo a pressurização um aumento do seu custo em 3,4% em relação ao custo actual, verificando-se um custo anual de 10.781,21€, em relação aos processos de arejamento, coagulação e desinfecção.

Determinação dos impactes ambientais e análise do ciclo de vida da produção de biodiesel

O consumo de energia tem vindo a crescer de uma forma contínua e directamente proporcional ao aumento da população e da industrialização. A maior parte da energia consumida no Mundo é, ainda, proveniente dos combustíveis fósseis. Contudo, a diminuição da reserva e a poluição atmosférica produzida pela sua utilização, estimulam e aumentam a necessidade de fontes alternativas de energia. O biodiesel tem atraído considerável atenção como combustível renovável, biodegradável e não tóxico, e pode contribuir para a resolução do problema energético, reduzindo significativamente a emissão dos gases causadores do aquecimento global. A primeira etapa deste trabalho consistiu na simulação de diferentes alternativas de processos de produção de biodiesel. O método usado para a produção do biodiesel foi a transesterificação entre os óleos vegetais e um álcool, na presença de um catalisador. Entre as matérias-primas figuram os óleos de palma e os óleos alimentares usados que foram objecto de estudo nesta dissertação. Na segunda etapa realizou-se uma análise do ciclo de vida para todas as alternativas em estudo seguida de uma análise económica para as alternativas que apresentassem menores impactos e que fossem mais promissoras do ponto de vista económico. Por fim, procedeu-se à comparação das diferentes alternativas sob o ponto de vista da análise do ciclo de vida e sob o ponto de vista da análise económica. Comprovou-se a viabilidade de todos os processos e o biodiesel obtido apresentou boas especificações. Do ponto de vista da análise do ciclo de vida a melhor alternativa foi o processo de catálise alcalina com pré-tratamento ácido para óleos alimentares usados. O processo que usa como matérias-primas os óleos virgens, o metanol e o hidróxido de sódio apresenta, no entanto, menores custos de investimento. Contudo, o processo de catálise alcalina com pré-tratamento ácido cuja matéria-prima principal são os óleos usados é muito mais rentável e apresenta menores impactes ambientais.

Análise técnica e económico-financeira de um sistema de abastecimento de veículos zero emissões integrando um sistema fotovoltaico

Com o aumento da população mundial registado nos últimos anos surgiu também uma maior procura energética. Esse aumento foi inicialmente colmatado recorrendo essencialmente a fontes de origem fóssil, pelo facto destas serem mais baratas. No entanto, essa tendência de preços baixos sofreu o primeiro abalo nos anos 70 do século passado, altura em que o preço do petróleo disparou, devido a questões políticas. Nessa altura ficou visível para os países ocidentais o quanto estes eram dependentes dos países produtores de petróleo que, em geral, são instáveis politicamente. Começou então a procura de fontes energéticas alternativas. Além da questão económica do aumento do preço dos combustíveis, existe também o problema ambiental. Os maiores responsáveis pela emissão de gases efeito estufa (GEE) são os combustíveis fósseis. Os GEE contribuem para o aquecimento global, o que origina fenómenos ambientais severos que poderão levar a mudanças climáticas significativas. As energias renováveis apresentam-se como a solução mais viável ao problema energético e ambiental que se verifica actualmente, porque permitem colmatar o aumento da procura energética de uma forma limpa e sustentável. Na sequência destes problemas surgiram nos últimos anos veículos que permitem reduzir ou mesmo eliminar o consumo de combustíveis fósseis, como os veículos híbridos eléctricos, eléctricos e a hidrogénio. Nesta dissertação analisa-se um sistema que foi pensado para ser implementado em áreas de serviço, que permite efectuar o carregamento de electric vehicles (EV) utilizando energia eléctrica de origem fotovoltaica e a produção de hidrogénio para os fuels cell electric vehicles (FCEV). É efectuada uma análise económica do sistema, uma análise ambiental e analisou-se também o impacto na redução da dependência do país em relação ao exterior, sendo ainda efectuada uma pequena análise ao sistema MOBIE. No caso dos veículos a hidrogénio, foi determinada qual seria a melhor opção em termos económicos, para a produção de hidrogénio considerando três regimes de produção: recorrendo apenas à energia eléctrica proveniente do sistema fotovoltaico, apenas à energia eléctrica da rede, ou uma combinação dos dois regimes. O sistema estudado nesta dissertação apresenta um enorme potencial a nível energético e ambiental, surgindo como alternativa para abastecer os veículos que irão permitir, no futuro, eliminar a dependência energética em relação às fontes fósseis e ao mesmo tempo diminuir a quantidade de gases efeito estufa emitidos para a atmosfera.

Monitoring of ochratoxin a exposure of the Portuguese population through a nationwide urine survey — winter 2007

Ochratoxin A (OTA) is a mycotoxin produced by a variety of fungi, such as Penicillium verrucosum and Aspergillium spp., which has been found to have a wide number of potentially deadly toxic effects, and can enter the human organism through a variety of means. It then finds its way into the bloodstream and, after a lengthy process, is eventually excreted through the urine. It can thus be detected in its original form not only in blood samples but also in this biological medium. As such, and in an attempt to evaluate the exposure of the Portuguese population to this mycotoxin, morning urine samples were collected during the Winter of 2007, from each of five geographically distinct Portuguese locations — Bragança, Porto, Coimbra, Alentejo, and Algarve — and subjected to extraction by immunoaffinity columns and to OTA quantification through liquid chromatography coupled with fluorescence detection. Prevalent incidence was higher than 95% with Coimbra being the exception (incidence of 73.3%). In nearly all locations, the OTA content of most samples was found to be above the limit of quantification (LOQ) of 0.008 ng/ml. Indeed, excluding Coimbra, with an OTA content level of 0.014 ng/ml, all regions featured content values over 0.021 ng/ml.

Web-based application programming interface to solve nonlinear optimization problems

Nonlinear Optimization Problems are usual in many engineering fields. Due to its characteristics the objective function of some problems might not be differentiable or its derivatives have complex expressions. There are even cases where an analytical expression of the objective function might not be possible to determine either due to its complexity or its cost (monetary, computational, time, ...). In these cases Nonlinear Optimization methods must be used. An API, including several methods and algorithms to solve constrained and unconstrained optimization problems was implemented. This API can be accessed not only as traditionally, by installing it on the developer and/or user computer, but it can also be accessed remotely using Web Services. As long as there is a network connection to the server where the API is installed, applications always access to the latest API version. Also an Web-based application, using the proposed API, was developed. This application is to be used by users that do not want to integrate methods in applications, and simply want to have a tool to solve Nonlinear Optimization Problems.

Política de humanização em serviços de saúde – contributos para a definição de indicadores

A reforma dos cuidados de saúde primários (CSP), iniciada em 2005, visa melhorar o desempenho dos centros de saúde através da reorganização dos serviços em várias unidades funcionais, no sentido de resolver os problemas tendo em conta as necessidades a satisfazer, complementando-se entre si e assumindo compromissos de acessibilidade e qualidade nos cuidados de saúde prestados. Ao mesmo tempo, são criados órgãos de gestão e governação clínica que nunca antes existiram nos CSP, envolvendo a participação da comunidade. A optimização da gestão e da governação clínica permitiu organizar os serviços de saúde em Agrupamentos de Centros de Saúde (AGES), dando-lhes poderes e responsabilidades para solucionarem problemas e tomarem as decisões acertadas e céleres, já que conhecem melhor as necessidades de saúde das populações. As relações burocráticas são substituídas por relações de contratualidade, orientadas para obter melhores resultados em saúde. Partindo destes pressupostos, o estudo realizado pretende analisar a percepção de profissionais de saúde quanto à política de humanização dos CSP, bem como, identificar/construir indicadores que avaliem essa política, sendo um estudo de carácter exploratório e descritivo, à luz de uma abordagem qualitativa. Participaram neste estudo cinco profissionais de saúde da Administração Regional de Saúde (ARS) do Norte, lP, do Departamento de Contratualização, Departamento de Estudos e Planeamento da ARS Norte e do AGES Tâmega 11 - Vale Sousa Sul, seleccionados por conveniência e inquiridos por entrevista semi-estruturada. Os dados foram tratados através da análise de conteúdo com o apoio informático NVivo9. Os resultados apresentados, com base nas entrevistas realizadas aos participantes no estudo, sustentam que os actuais indicadores quantitativos contratualizados com as unidades funcionais, expressam a política de humanização num serviço de saúde, não coincidindo totalmente com as definições internacionais expressas neste estudo.

Probability and statistics: selected problems

Probability and Statistics—Selected Problems is a unique book for senior undergraduate and graduate students to fast review basic materials in Probability and Statistics. Descriptive statistics are presented first, and probability is reviewed secondly. Discrete and continuous distributions are presented. Sample and estimation with hypothesis testing are presented in the last two chapters. The solutions for proposed excises are listed for readers to references.

Linear algebra: selected problems

Linear Algebra—Selected Problems is a unique book for senior undergraduate and graduate students to fast review basic materials in Linear Algebra. Vector spaces are presented first, and linear transformations are reviewed secondly. Matrices and Linear systems are presented. Determinants and Basic geometry are presented in the last two chapters. The solutions for proposed excises are listed for readers to references.

Extending the learning object definition to represent programming problems

The present generation of eLearning platforms values the interchange of learning objects standards. Nevertheless, for specialized domains these standards are insufficient to fully describe all the assets, especially when they are used as input for other eLearning services. To address this issue we extended an existing learning objects standard to the particular requirements of a specialized domain, namely the automatic evaluation of programming problems. The focus of this paper is the definition of programming problems as learning objects. We introduce a new schema to represent metadata related to automatic evaluation that cannot be conveniently represented using existing standards, such as: the type of automatic evaluation; the requirements of the evaluation engine; or the roles of different assets - tests cases, program solutions, etc. This new schema is being used in an interoperable repository of learning objects, called crimsonHex.

Defining programming problems as learning objects

Standards for learning objects focus primarily on content presentation. They were already extended to support automatic evaluation but it is limited to exercises with a predefined set of answers. The existing standards lack the metadata required by specialized evaluators to handle types of exercises with an indefinite set of solutions. To address this issue we extended existing learning object standards to the particular requirements of a specialized domain. We present a definition of programming problems as learning objects that is compatible both with Learning Management Systems and with systems performing automatic evaluation of programs. The proposed definition includes metadata that cannot be conveniently represented using existing standards, such as: the type of automatic evaluation; the requirements of the valuation engine; and the roles of different assets - tests cases, program solutions, etc. We present also the EduJudge project and its main services as a case study on the use of the proposed definition of programming problems as learning objects.