Uma Proposta de distribuição do servidor de arquivos em clusters

A evolução da Computação Baseada em Clusters, impulsionada pelo avanço tecnológico e pelo custo relativamente baixo do hardware de PCs, tem levado ao surgimento de máquinas paralelas de porte cada vez maior, chegando à ordem das centenas e mesmo milhares de nós de processamento. Um dos principais problemas na implantação de clusters desse porte é o gerenciamento de E/S, pois soluções centralizadas de armazenamento de arquivos, como o NFS, rapidamente se tornam o gargalo dessa parte do sistema. Ao longo dos últimos anos, diversas soluções para esse problema têm sido propostas, tanto pela utilização de tecnologias especializadas de armazenamento e comunicação, como RAID e fibra ótica, como pela distribuição das funcionalidades do servidor de arquivos entre várias máquinas, objetivando a paralelização de suas operações. Seguindo essa última linha, o projeto NFSP (NFS Parallèle) é uma proposta de sistema de arquivos distribuído que estende o NFS padrão de forma a aumentar o desempenho das operações de leitura de dados pela distribuição do serviço em vários nós do cluster. Com essa abordagem, o NFSP objetiva aliar desempenho e escalabilidade aos benefícios do NFS, como a estabilidade de sua implementação e familiaridade de usuários e administradores com sua semântica de uso e seus procedimentos de configuração e gerenciamento. A proposta aqui apresentada, chamada de dNFSP, é uma extensão ao NFSP com o objetivo principal de proporcionar melhor desempenho a aplicações que explorem tanto a leitura como a escrita de dados, uma vez que essa última característica não é contemplada pelo modelo original A base para o funcionamento do sistema é um modelo de gerenciamento distribuído de meta-dados, que permite melhor escalabilidade e reduz o custo computacional sobre o meta-servidor original do NFSP, e também um mecanismo relaxado de manutenção de coerência baseado em LRC (Lazy Release Consistency), o qual permite a distribuição do serviço sem acarretar em operações onerosas de sincronização de dados. Um protótipo do modelo dNFSP foi implementado e avaliado com uma série de testes, benchmarks e aplicações. Os resultados obtidos comprovam que o modelo pode ser aplicado como sistema de arquivos para um cluster, efetivamente proporcionando melhor desempenho às aplicações e ao mesmo tempo mantendo um elevado nível de compatibilidade com as ferramentas e procedimentos habituais de administração de um cluster, em especial o uso de clientes NFS padrões disponíveis em praticamente todos os sistemas operacionais da atualidade.

Sistema para projeto de célula de manufatura : definição de agrupamentos

O entendimento da manufatura celular passa pelo estudo das rotas de fabricação e pelos métodos de agrupamento de máquinas e de peças. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho é a implemetação de uma ferramenta de auxílio ao projeto de células de manufatura, abordando uma metodologia fundamentada na Tecnologia de Grupo para agrupamento de máquinas em células de manufatura com as respectivas famílias de peças. A base de dados com as informações das peças, das máquinas e das rotas que compõe o fluxo de produção é implementada em um banco de dados relacional. A matriz incidência peça-máquina é montada a partir das rotas armazenadas no banco de dados através de um aplicativo desenvolvido em Visual Basic. Os agrupamentos em famílias de peças e células de manufatura são gerados por três diferentes algoritmos: o Rank Order Clustering (ROC), o Close Neighbor Algorithm (CNA) e um algoritmo heurístico (HEU). São aplicadas restrições referentes a limite de carregamento, tamanho de célula e resolução de situações de “gargalo”. Processados os algoritmos de agrupamento, são analisados os resultados em função da densidade e da eficiência do agrupamento. O sistema apresenta o resultado final em planilhas no formato MS Excel. A primeira planilha, chamada resultados, exibe os valores das restrições de projeto das células (número de máquinas por célula, tempo limite de carregamento e tempo limite para duplicação da máquina), o número de peças (colunas) e de máquinas (linhas) da matriz incidência, os valores de eficiência do agrupamento de peças, do agrupamento de máquinas e do aproveitamento dos recursos, bem como o número de células independentes e a quantidade de máquinas duplicadas, obtidos por cada algoritmo no sistema, destacando os melhores resultados. A segunda planilha mostra a matriz incidência peça-máquina. As demais planilhas apresentam, respectivamente, a matriz diagonalizada com o algoritmo original (ROC e CNA), a matriz diagonalizada levando-se em consideração as restrições de projeto das células (análise ROC, análise CNA e HEU) e por fim, uma planilha relatório. A planilha relatório tabula os mesmos valores citados na primeira planilha e lista as peças associadas a cada família, as máquinas associadas a cada célula, as peças rejeitadas, por não se enquadrarem nos agrupamentos, e que devem ser tratadas fora do ambiente celular e as máquinas duplicadas. A comparação dos resultados é efetuada considerando as características adicionadas aos algoritmos originais. Dos três estudados, as restrições de projeto são tratadas na implementação do HEU. Os demais, ROC e CNA, têm incorporado um pós processamento. Em análises comparativas observa-se a superioridade dos algoritmos ROC e HEU em relação ao CNA e os resultados do ROC são melhores ou iguais aos demais, dificilmente inferiores.

Utilização dos aspectos ergonômicos na simulação de sistemas de produção

A simulação, como ferramenta de suporte à tomada de decisão, tem sido utilizada nas mais variadas áreas do conhecimento e especialmente no projeto e dimensionamento de plantas de produção. Em geral, os simuladores para sistemas de produção consideram variáveis relativas à quantidade, tipo e disposição física de máquinas, quantidades dos estoques intermediários, e aos tempos de produção sem, no entanto, considerar os tempos reais do trabalho do ser humano envolvido no processo, apesar de a mão de obra humana ser largamente empregada nestes sistemas, afetando diretamente a sua produtividade. Uma das possíveis razões disto é a complexidade dos fatores que influenciam na produtividade do ser humano, que varia em função de fatores ambientais, fisiológicos, psicológicos ou sociais. Normalmente, os sistemas de simulação da produção representam o trabalhador humano da mesma forma como representam uma máquina, uma ferramenta ou um equipamento, cuja previsibilidade é bem maior. Esta dissertação avalia a questão humana em um simulador bastante utilizado comercialmente, e evidenciou que os fatores ergonômicos são capazes de alterar significativamente os resultados de uma simulação, justificando o desenvolvimento de rotinas computacionais capazes de representar o elemento humano e suas interações com o sistema, de forma mais fidedigna.

Aplicação de um sistema robótico utilizando recursos de sistemas CAD/CAM para o processo de fresamento

Sistemas produtivos industriais podem combinar, em células de manufatura, diferentes características de automação de processos permitindo interfaceamento e possibilitando a flexibilização e otimização da manufatura. Nos processos de fabricação, as dificuldades para a execução de processos de usinagem convencional ou mesmo através de comando numérico, quando se dispõe de máquinas adequadas para a fabricação de peças de geometrias complexas, podem limitar a criatividade, bem como dificultar o desenvolvimento do processo produtivo de forma otimizada. As dificuldades encontradas vão desde fixação das peças, necessidades de dispositivos especiais, restrições nos volumes de trabalho de máquinas CNC e mesmo a geração de trajetórias complexas para máquinas com limitações de eixos. Este trabalho propõe uma metodologia alternativa para usinagem, especialmente fresamento, com desenvolvimento de um algoritmo capaz de, através da utilização de recursos de sistemas CAD/CAM, traduzir arquivos gráficos para uma linguagem de programação utilizada em robôs. Na aplicação utilizam-se recursos dos sistemas CAD/CAM para gerar, numa primeira etapa, o código de programação para máquinas-ferramenta de comando numérico e posterior adaptação, para aplicação em sistemas robóticos. Informações de caminhos de ferramenta para usinagem em máquinas CNC são convertidos, através de uma interface computacional, em trajetórias a serem seguidas por uma ferramenta guiada por um manipulador de robô industrial. Os parâmetros de processo são também adequados as restrições dos sistemas robotizados. A viabilidade do sistema proposto é confirmada através de testes realizados em modelos de superfícies complexas, onde o objetivo do referido trabalho foi alcançado.

Implantação do sistema de custeio ABC na indústria metalúrgica do ramo agrícola : estudo de caso no setor de assistência técnica

Este trabalho tem como objetivo a apresentação do processo de implementação de um projeto-piloto de um sistema de custeio baseado em atividades numa indústria metalúrgica do ramo agrícola, Metasa S.A. Mais especificamente, o trabalho desenvolveu-se na apuração do custo do setor de assistência técnica aos produtos. No desenvolvimento das operações de atividades do setor, constatou-se que os mais importantes fatores causadores dos custos são: (1) entregas técnicas dos produtos agrícolas aos clientes, (2), assistência técnica aos produtos, (3) deslocamento dos técnicos para entrega e para assistência nos ajustes das máquinas na troca do plantio, regulagens, trocas de peças, consertos, reparos e manutenções. As despesas inerentes às atividades dos técnicos com peças de reposição, combustíveis, diárias, refeições e quilômetros percorridos são os fatores que traduzem da melhor forma o custo dos técnicos, pois, quanto maior o crescimento do número de máquinas faturadas pela empresa, maior será o gasto do setor da assistência técnica. A decisão de implementar o custeio baseado em atividades no setor evidenciou-se uma decisão correta porque se constitui numa ferramenta para o gerenciamento e análise dos custos visto de uma ótica diferente; foi importante também para os diretores como avaliação do impacto dos custos do setor sobre a rentabilidade do negócio e deverá ser utilizado em outros setores da empresa na área administrativa e comercial.

Visualização simultânea e multi-nível de informações de monitoramento de cluster

Clusters de computadores são geralmente utilizados para se obter alto desempenho na execução de aplicações paralelas. Sua utilização tem aumentado significativamente ao longo dos anos e resulta hoje em uma presença de quase 60% entre as 500 máquinas mais rápidas do mundo. Embora a utilização de clusters seja bastante difundida, a tarefa de monitoramento de recursos dessas máquinas é considerada complexa. Essa complexidade advém do fato de existirem diferentes configurações de software e hardware que podem ser caracterizadas como cluster. Diferentes configurações acabam por fazer com que o administrador de um cluster necessite de mais de uma ferramenta de monitoramento para conseguir obter informações suficientes para uma tomada de decisão acerca de eventuais problemas que possam estar acontecendo no seu cluster. Outra situação que demonstra a complexidade da tarefa de monitoramento acontece quando o desenvolvedor de aplicações paralelas necessita de informações relativas ao ambiente de execução da sua aplicação para entender melhor o seu comportamento. A execução de aplicações paralelas em ambientes multi-cluster e grid juntamente com a necessidade de informações externas à aplicação é outra situação que necessita da tarefa de monitoramento. Em todas essas situações, verifica-se a existência de múltiplas fontes de dados independentes e que podem ter informações relacionadas ou complementares. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de integração de dados que pode se adaptar a diferentes fontes de informação e gerar como resultado informações integradas que sejam passíveis de uma visualização conjunta por alguma ferramenta. Esse modelo é baseado na depuração offline de aplicações paralelas e é dividido em duas etapas: a coleta de dados e uma posterior integração das informações. Um protótipo baseado nesse modelo de integração é descrito neste trabalho Esse protótipo utiliza como fontes de informação as ferramentas de monitoramento de cluster Ganglia e Performance Co-Pilot, bibliotecas de rastreamento de aplicações DECK e MPI e uma instrumentação do Sistema operacional Linux para registrar as trocas de contexto de um conjunto de processos. Pajé é a ferramenta escolhida para a visualização integrada das informações. Os resultados do processo de integração de dados pelo protótipo apresentado neste trabalho são caracterizados em três tipos: depuração de aplicações DECK, depuração de aplicações MPI e monitoramento de cluster. Ao final do texto, são delineadas algumas conclusões e contribuições desse trabalho, assim como algumas sugestões de trabalhos futuros.

O impacto dos investimentos em tecnologia da informação : um estudo de caso no RGS

Os investimentos em projetos de tecnologia da informação são responsáveis por porções cada vez maiores do orçamento das empresas. Os empresários, conscientes da necessidade de projetos nesta área, defrontam-se com dificuldades no momento de avaliar a plenitude de benefícios oferecidos por tais projetos. Parece existir relação de causalidade entre o sucesso do projeto de tecnologia da informação e a escolha da tecnologia mas, ao mesmo tempo, não se dispõe de ferramentas adequadas para a avaliação de benefícios intangíveis. Diante disso, estabeleceu-se como objetivo geral do presente estudo analisar o impacto dos investimentos em tecnologia da informação, sob a ótica de executivos gaúchos. Para atingir o objetivo proposto foi revista a literatura e realizadas entrevistas com empresários responsáveis pela decisão de investimentos em empresas clientes de um sistema de controle de manutenção de máquinas e equipamentos. Os empresários foram entrevistados com base em um instrumento desenvolvido por Gunasekaran (2001) no Reino Unido e adaptado para seu uso na realidade brasileira. A adaptação do questionário foi baseada em tradução, tradução reversa e em três entrevistas prévias, sendo então aplicado em 12 entrevistas. Os dados obtidos foram analisados e comparados com o encontrado pelo autor do modelo original no Reino Unido. Os resultados encontrados validam a bibliografia. Em primeiro lugar, os entrevistados concordam que os métodos puramente financeiros são insuficientes por não considerarem todos os aspectos envolvidos. Em segundo lugar, as entrevistas mostraram a importância dos ganhos em termos de intangíveis. Finalmente, os dados também apontaram para a importância das organizações detalharem os efeitos do projeto devido à importância destas informações para futuras decisões de investimento.

O método da extensão virtual da trinca na fadiga por contato do tipo "spalling"

O estudo dos mecanismos de fadiga por contato tem grande relevância para o estudo dos componentes mecânicos que estão sujeitos ao desgaste. O desgaste é um tipo de falha que ocorre na maioria dos componentes que trabalham em contato. Atualmente para prever o desgaste são utilizados métodos experimentais que permitem ajustar curvas semi-empíricas, ou seja, o resultado depende de vários testes que além de caros são demorados. Com o aumento da competitividade na indústria, o tempo se tornou artigo de luxo e com isso o aprimoramento dos modelos de cálculo e das simulações numéricas são muito bem justificados. O estudo aprofundado do mecanismo de fratura por contato sem dúvida pode dar subsídios para um melhor projeto do componente mecânico e assim conseguir predizer com maior precisão quando a falha por desgaste ocorrerá e assim evitar falhas catastróficas e paradas de máquinas não programadas gerando grandes prejuízos e também risco de vidas humanas Este estudo apresenta um modelo numérico utilizando o método dos elementos finitos computacional para a simulação do spalling em componentes mecânicos sujeitos à fadiga de contato. O modelo foi simplificado para duas dimensões e foi considerado estado plano de deformações. Este estudo apresenta uma aproximação na aplicação dos conceitos da Mecânica da Fratura para estimar a vida de componentes mecânicos. O resultado do modelo numérico é confrontado qualitativamente com resultados práticos. A geometria dos pits assim como as relações entre o Fator de intensidade de tensões e o tamanho da trinca é apresentado.

Interação mediada por computador : a comunicação e a educação a distância segundo uma perspectiva sistêmico-relacional

A partir de uma revisão crítica dos estudos sobre comunicação mediada, focada principalmente nas teorias que buscam definir o difuso conceito de “interatividade”, sugere-se que tal termo seja evitado, por sua imprecisão e viés tecnicista. Para o estudo da interação mediada por computador, defende-se uma abordagem sistêmico-relacional, em seus desdobramentos para o estudo da comunicação interpessoal e da biologia do conhecimento. Tal referencial fundamenta, inicialmente, a crítica aos modelos teóricos que buscam equiparar máquinas e seres vivos. A partir disso, uma tipologia para o estudo da interação mediada por computador é proposta. Os dois tipos sugeridos de interação (aqui definida como “ação entre”) – interação mútua e interação reativa – são amplamente discutidos e diferenciados. Enquanto a interação mútua caracteriza-se por ações interdependentes e pelo desenvolvimento ativo de um relacionamento que tem impacto recursivo em seus interagentes, a interação reativa é marcada por um automatismo estímulo-resposta. Finalmente, ao valorizar o diálogo cooperativo na rede e o estabelecimento de uma educação problematizadora, esta tese propõe um roteiro de avaliação de ambientes de educação a distância, quanto às interações estabelecidas.

Comportamento da cultura da soja em função de resíduos culturais, mobilização do solo e irrigação, em semeadura direta

A semeadura direta baseia-se na mobilização do solo restrita às linhas de semeadura, mantendo, sempre que possível, sua superfície coberta por palha e/ou vegetação. Exige um enfoque sistêmico de todo o processo de produção agrícola e conhecimento das inter-relações solo, máquinas e plantas, em rotação cultural, fundamento primário do sistema. O presente trabalho objetivou obter informações sobre desempenho do conjunto trator-semeadora e avaliar a produtividade da cultura da soja, implantada em semeadura direta sobre resíduos de aveia preta. A pesquisa foi conduzida na Estação Experimental Agronômica-UFRGS, no município de Eldorado do Sul, RS, sobre Argissolo Vermelho distrófico típico e conduzida em dois experimentos: com e sem irrigação. Após a colheita da aveia, seus resíduos foram redistribuídos nas parcelas nas doses de 0; 2; 3; 4; 5 e 6 Mg ha-1, que constituíram os tratamentos principais (7 m x 5 m). Estes foram subdivididos (2,5 m x 7 m), em função de profundidades de atuação dos sulcadores de adubo da semeadoraadubadora (0,064 m e 0,100 m). O delineamento foi o de blocos casualizados, com três repetições. Avaliou-se parâmetros de solo, das máquinas e da cultura de soja. Na operação de semeadura da soja, a patinagem dos rodados do trator aumentou com a profundidade de atuação do sulcador de adubo e com a dose de resíduo de aveia sobre o solo. Os valores de força de tração e os de força de tração relacionados à área de solo mobilizada no sulco pelo sulcador de adubo, foram maiores na profundidade de 0,100 m, sem diferença em função das doses de resíduo. Nos locais em que houve tráfego controlado dos rodados do trator, a densidade e a resistência do solo à penetração foram maiores do que naqueles sem tráfego, implicando, também, maiores valores de força de tração e força de tração específica medidos no sulcador de adubo da semeadora. A estatura das plantas, a produtividade de grãos e a massa da parte aérea da cultura da soja foram influenciadas positivamente pela irrigação, mas não pelas doses de resíduo. Na ausência de irrigação, verificou-se maior produtividade de grãos e de massa da parte aérea da cultura da soja, quando o sulcador de adubo operou a 0,100 m. O número de legumes por planta e a massa de 100 grãos de soja foram maiores no experimento irrigado, sem influência das doses de resíduo e das profundidades do sulcador. No experimento irrigado foi obtida maior massa de grãos por planta e esta foi negativamente influenciada pelo aumento das doses de resíduo de aveia sobre o solo. Independentemente do uso da irrigação, a massa de resíduos culturais sobre o solo, à época da colheita da soja, foi menor nas parcelas com maior profundidade de atuação do sulcador.

Framework orientado a objetos para projeto de hardware e software embarcados para sistemas tempo-real

A crescente complexidade dos sistemas tempo-real embarcados demanda novas metodologias e ferramentas para gerenciar os problemas de projeto, análise, integração e validação de sistemas complexos. Este trabalho aborda o tema co-projeto de sistemas tempo-real embarcados, propondo estratégias para a integração das fases iniciais de modelagem de um sistema tempo-real embarcado com as fases subseqüentes do projeto, como a implementação do software e do hardware. É proposto um framework orientado a objetos que permite a criação de modelos orientados a objetos de sistemas tempo-real embarcados, utilizando conceitos temporais similares aos propostos em UML-RT (ou mais especificamente no UML Profile for Schedulability, Performance and Time). É proposta uma estratégia de mapeamento dos requisitos temporais dos diagramas UMLRT para uma interface de programação (API) baseada na “Especificação Tempo-Real para Java” (Real-Time Specification for Java ou RTSJ), a qual pode ser executada tanto em software – em programas RTSJ executando em máquinas virtuais Java (JVM) tempo-real – ou em hardware – em processadores Java Tempo-Real. Para permitir o mapeamento para hardware são propostas extensões tempo-real ao processador Java FemtoJava, desenvolvido no âmbito de dissertações de mestrado e projetos de pesquisa no PPGC, criando-se um novo processador tempo-real denominado de RT-FemtoJava. Dentre as extensões propostas ao processador FemtoJava destaca-se a inclusão de um relógio de tempo-real e o suporte a instruções para alocação e manipulação de objetos. Os conceitos propostos foram validados no âmbito de estudos de caso, sendo os resultados obtidos descritos na presente dissertação.

O poder nas redes de economia solidária

Este estudo analisa a relação entre poder e solidariedade em redes de economia solidária através da observação de como tais redes distribuem o poder, já que sua pretensão organizacional é opor-se ao modelo hierárquico e assimétrico. O argumento de que o poder permeia as relações sociais, a ponto de se tornar elemento estrutural dessa relação, incita um debate crítico com a teoria sistêmica que compreende o poder como mecanismo funcional na análise social. Nossa perspectiva teórica parte do pressuposto de que a realidade social é resultado da ação do poder. Michel Foucault (1926-1984) argumenta que o poder se materializa a partir de categorias operacionais como a disciplina, mas recorrer a estas categorias não significa aceitar somente a face repressiva do poder. Segundo o autor, o poder deve ser analisado pela sua característica produtiva, na medida em que movimenta suas “máquinas”, “molda corpos” e cria sujeitos disciplinados e dispostos a assumir e executar suas estratégias. Estes dois atributos do poder são fundamentais para a percepção do nosso objeto empírico. Com efeito, as redes atuam na perspectiva da articulação de diferentes atores para o seu empoderamento mútuo. Nesta articulação o poder emerge como disciplinador, subjugando, submetendo e enquadrando seus integrantes às normas da rede, além de colocar em circulação os interesses e estratégias entre seus diferentes segmentos. Neste sentido, mais do que entender o poder “das” redes de economia solidária, nos interessa discutir o “como” do seu exercício e entender como o poder organiza as relações sociais em redes de economia solidária. As categorias que permitem a análise de uma relação de poder são a diferenciação interna e os objetivos dos integrantes da rede, os meios e recursos disponíveis para exercício do poder, a possibilidade de representação da rede e o domínio de processos burocráticos. A estas categorias somam-se a análise da especificidade da instituição, seu discurso, trajetória e estrutura, o grau de racionalização dos discursos disciplinares, as formas de organização dos indivíduos no espaço de abrangência da rede, o controle sobre o tempo, a vigilância exercida e o registro contínuo do conhecimento sobre os integrantes da rede. Além disto, procuramos observar a prática do olhar hierárquico, da sanção normalizadora e do exame, como efeitos visíveis do poder disciplinar.