A Framework supporting collaboration on the distributed design of integrated systems

The work described in this thesis aims to support the distributed design of integrated systems and considers specifically the need for collaborative interaction among designers. Particular emphasis was given to issues which were only marginally considered in previous approaches, such as the abstraction of the distribution of design automation resources over the network, the possibility of both synchronous and asynchronous interaction among designers and the support for extensible design data models. Such issues demand a rather complex software infrastructure, as possible solutions must encompass a wide range of software modules: from user interfaces to middleware to databases. To build such structure, several engineering techniques were employed and some original solutions were devised. The core of the proposed solution is based in the joint application of two homonymic technologies: CAD Frameworks and object-oriented frameworks. The former concept was coined in the late 80's within the electronic design automation community and comprehends a layered software environment which aims to support CAD tool developers, CAD administrators/integrators and designers. The latter, developed during the last decade by the software engineering community, is a software architecture model to build extensible and reusable object-oriented software subsystems. In this work, we proposed to create an object-oriented framework which includes extensible sets of design data primitives and design tool building blocks. Such object-oriented framework is included within a CAD Framework, where it plays important roles on typical CAD Framework services such as design data representation and management, versioning, user interfaces, design management and tool integration. The implemented CAD Framework - named Cave2 - followed the classical layered architecture presented by Barnes, Harrison, Newton and Spickelmier, but the possibilities granted by the use of the object-oriented framework foundations allowed a series of improvements which were not available in previous approaches: - object-oriented frameworks are extensible by design, thus this should be also true regarding the implemented sets of design data primitives and design tool building blocks. This means that both the design representation model and the software modules dealing with it can be upgraded or adapted to a particular design methodology, and that such extensions and adaptations will still inherit the architectural and functional aspects implemented in the object-oriented framework foundation; - the design semantics and the design visualization are both part of the object-oriented framework, but in clearly separated models. This allows for different visualization strategies for a given design data set, which gives collaborating parties the flexibility to choose individual visualization settings; - the control of the consistency between semantics and visualization - a particularly important issue in a design environment with multiple views of a single design - is also included in the foundations of the object-oriented framework. Such mechanism is generic enough to be also used by further extensions of the design data model, as it is based on the inversion of control between view and semantics. The view receives the user input and propagates such event to the semantic model, which evaluates if a state change is possible. If positive, it triggers the change of state of both semantics and view. Our approach took advantage of such inversion of control and included an layer between semantics and view to take into account the possibility of multi-view consistency; - to optimize the consistency control mechanism between views and semantics, we propose an event-based approach that captures each discrete interaction of a designer with his/her respective design views. The information about each interaction is encapsulated inside an event object, which may be propagated to the design semantics - and thus to other possible views - according to the consistency policy which is being used. Furthermore, the use of event pools allows for a late synchronization between view and semantics in case of unavailability of a network connection between them; - the use of proxy objects raised significantly the abstraction of the integration of design automation resources, as either remote or local tools and services are accessed through method calls in a local object. The connection to remote tools and services using a look-up protocol also abstracted completely the network location of such resources, allowing for resource addition and removal during runtime; - the implemented CAD Framework is completely based on Java technology, so it relies on the Java Virtual Machine as the layer which grants the independence between the CAD Framework and the operating system. All such improvements contributed to a higher abstraction on the distribution of design automation resources and also introduced a new paradigm for the remote interaction between designers. The resulting CAD Framework is able to support fine-grained collaboration based on events, so every single design update performed by a designer can be propagated to the rest of the design team regardless of their location in the distributed environment. This can increase the group awareness and allow a richer transfer of experiences among them, improving significantly the collaboration potential when compared to previously proposed file-based or record-based approaches. Three different case studies were conducted to validate the proposed approach, each one focusing one a subset of the contributions of this thesis. The first one uses the proxy-based resource distribution architecture to implement a prototyping platform using reconfigurable hardware modules. The second one extends the foundations of the implemented object-oriented framework to support interface-based design. Such extensions - design representation primitives and tool blocks - are used to implement a design entry tool named IBlaDe, which allows the collaborative creation of functional and structural models of integrated systems. The third case study regards the possibility of integration of multimedia metadata to the design data model. Such possibility is explored in the frame of an online educational and training platform.

Operações booleanas entre objetos delimitados por surfels usando constrained BSP-trees

As áreas de visualização e modelagem baseados em pontos têm sido pesquisadas ativamente na computação gráfica. Pontos com atributos (por exemplo, normais) são geralmente chamados de surfels e existem vários algoritmos para a manipulação e visualização eficiente deles. Um ponto chave para a eficiência de muitos métodos é o uso de estruturas de particionamento do espaço. Geralmente octrees e KD-trees, por utilizarem cortes alinhados com os eixos são preferidas em vez das BSP-trees, mais genéricas. Neste trabalho, apresenta-se uma estrutura chamada Constrained BSP-tree (CBSP-tree), que pode ser vista como uma estrutura intermediárias entre KD-trees e BSP-trees. A CBSP-tree se caracteriza por permitir cortes arbitrários desde que seja satisfeito um critério de validade dos cortes. Esse critério pode ser redefinido de acordo com a aplicação. Isso permite uma aproximação melhor de regões curvas. Apresentam-se algoritmos para construir CBSP-trees, valendo-se da flexibilidade que a estrutura oferece, e para realizar operações booleanas usando uma nova classificação de interior/exterior.

Aplicação da cinesioterapia/ginástica laboral nas retrações musculares do trabalhador sedentário

O presente trabalho visa demonstrar as variações significativas de uma Intervenção Ergonômica em trabalhadores sedentários, através da aplicação de um programa de Cinesioterapia/Ginástica Laboral (C/GL). O marco metodológico do conteúdo programático refere-se aos casos de queixas de dor músculo-esqueléticas da região lombar em trabalhadores selecionados junto ao corpo técnico da Gerência Administrativa Financeira (GAF) da EMATER/PR. Os indicadores da escala de valores de queixas de dor referidos foram obtidos e avaliados com a aplicação do questionário de Corlett e os graus de flexibilidade muscular com o teste fleximeter. O resultado destas avaliações foi determinado pela variação dos indicadores em três diferentes tempos: inicial (T1), intermediário (T2) e final (T3). A análise estatística, variação percentual, e médias dos resultados obtidos, confirmou a efetividade da Cinesioterapia/ginástica laboral, como prevenção e tratamento terapêutico das retrações musculares e redução da dor lombar de trabalhadores sedentários em seu próprio local de trabalho.

Mecanismos de reconfiguração dinâmica aplicados ao projeto de um processador de imagens reconfigurável

As modernas aplicações em diversas áreas como multimídia e telecomunicações exigem arquiteturas que ofereçam altas taxas de processamento. Entretanto, os padrões e algoritmos mudam com incrível rapidez o que gera a necessidade de que esses sistemas digitais tenham também por característica uma grande flexibilidade. Dentro desse contexto, tem-se as arquiteturas reconfiguráveis em geral e, mais recentemente, os sistemas reconfiguráveis em um único chip como soluções adequadas que podem oferecer desempenho, sendo, ao mesmo tempo, adaptáveis a novos problemas e a classes mais amplas de algoritmos dentro de um dado escopo de aplicação. Este trabalho apresenta o estado-da-arte em relação a arquiteturas reconfiguráveis nos meios acadêmcio e industrial e descreve todas as etapas de desenvolvimento do processador de imagens reconfigurável DRIP (Dynamically Reconfigurable Image Processor), desde suas origens como um processador estático até sua última versão reconfigurável em tempo de execução. O DRIP possui um pipeline composto por 81 processadores elementares. Esses processadores constituem a chave do processo de reconfiguração e possuem a capacidade de computar um grande número de algoritmos de processamento de imagens, mais específicamente dentro do domínio da filtragem digital de imagens. Durante o projeto, foram desenvolvidos uma série de modelos em linguagem de descrição de hardware da arquitetura e também ferramentas de software para auxiliar nos processos de implementação de novos algorimos, geração automática de modelos VHDL e validação das implementações. O desenvolvimento de mecanismos com o objetivo de incluir a possibilidade de reconfiguração dinâmica, naturalmente, introduz overheads na arquitetura. Contudo, o processo de reconfiguração do DRIP-RTR é da ordem de milhões de vezes mais rápido do que na versão estaticamente reconfigurável implementada em FPGAs Altera. Finalizando este trabalho, é apresentado o projeto lógico e elétrico do processador elementar do DRIP, visando uma futura implementação do sistema diretamente como um circuito VLSI.

Transferência de tecnologia na lavoura arrozeira gaúcha : uma análise do Projeto CFC

O Projeto CFC é uma iniciativa de transferência de tecnologia em lavouras de arroz irrigado e está sendo executado simultaneamente no Rio Grande do Sul e na Venezuela. Seu principal propósito é o aumento de produtividade, diminuindo a lacuna de rendimento existente entre as lavouras atuais e o potencial produtivo da cultura obtido em áreas experimentais. Para tanto, está se usando um sistema híbrido de transferência de tecnologia de manejo para altas produtividades. Este sistema inclui o trabalho em grupos de produtores, o estabelecimento de parcelas demonstrativas e a flexibilidade no manejo. As instituições envolvidas são o IRGA (Instituto Riograndense do Arroz) e o FLAR (Fundo Latinoamericano para Arroz Irrigado) na condição de executores, e o CFC (Fundo Comum para Commodities) na condição de principal agente financiador. A presente dissertação, além de caracterizar e contextualizar o Projeto CFC, tem como objetivo analisar o referido Projeto, indicando alguns de seus impactos iniciais e potenciais à lavoura arrozeira gaúcha. Nesse sentido, foi aplicado um questionário visando captar a percepção de produtores, bem como foram construídos alguns cenários a partir dos resultados das parcelas demonstrativas instaladas na safra 2003/2004. Adicionalmente, foi feita uma análise em nível setorial, abordando alguns fatores determinantes da competitividade da produção orizícola. Por fim, além de impactos iniciais e potenciais do Projeto CFC, foi possível perceber indicativos de sua eficácia como método de transferência de tecnologia.

Crescimento somático, aptidão física relacionada à saúde e estilo de vida de escolares de 10 a 14 anos: um estudo longitudinal

O acompanhamento do crescimento somático, da aptidão física e do estilo de vida de crianças e adolescentes, bem como a interação entre estas variáveis, geram preciosas informações para profissionais que atuam na área da educação física e esportes. Diante disto, o objetivo geral deste trabalho é descrever o desenvolvimento do crescimento somático, da aptidão física relacionada à saúde (ApFRS) e do estilo de vida de escolares acompanhados dos 10 aos 14 anos de idade. Os sujeitos do estudo foram 70 escolares (35 meninos e 35 meninas) acompanhados dos 10 aos 14 anos de idade. A pesquisa se caracteriza como descritiva de desenvolvimento com corte longitudinal. Para o crescimento somático foram analisados a estatura (EST) e a massa corporal (MC). Para a análise da ApFRS foram medidas a aptidão cardiorrespiratória -ApCard- (testes de corrida/caminhada de 9 minutos), a composição corporal (índice de massa corporal -IMC-, somatório de dobras cutâneas tricipital e subescapular -ΣDC Trí + Sub-, percentual de gordura -%G-, massa gorda -MG- e massa magra -MM-), a força/resistência muscular -F/Rmusc- (número de abdominais em um minuto), e a flexibilidade -FLEX- (sentar e alcançar). Para identificar o estilo de vida foi utilizado o questionário estilo de vida na infância e adolescência (EVIA). Para a análise criterial dos componentes da ApFRS, foram utilizados os critérios de saúde propostos pelo Projeto Esporte Brasil, sendo que para o ΣDC Trí + Sub foi utilizado o critério sugerido pelo Physical Best. Para a descrição dos dados foram utilizadas a média, desvio padrão e valores percentuais. Para inferir sobre os dados foram utilizadas a análise de variância (ANOVA) para dados repetidos, seguida de Post hoc de Bonferroni e o teste “t” de student para amostras repitidas (diferenças entre as idades), o teste “t” de student para amostras independentes (diferenças entre os sexos), o teste Qui-Quadrado (associações entre variáveis em escala ordinal e nominal), o teste de correlação de Spearman (relação entre variáveis em escala ordinal e de razão), o teste de correlação de Pearson (relação entre variáveis em escala de razão), e a análise de regressão múltipla stepwise (influência da idade e das variáveis antropométricas nos componentes motores da ApFRS). O nível de significância adotado foi de 5%. Para todas as análises estatísticas foi utilizado o programa estatístico SPSS for Windows 10.0. Como principais resultados, observamos que o crescimento somático, a ApCard, a F/Rmusc, IMC, e a MM tiveram padrão de desenvolvimento crescente dos 10 para os 14 anos nos dois sexos. O ΣDC Trí + Sub, o %G, e a MG apresentaram um desenvolvimento crescente dos 10 para os 14 anos nas meninas e praticamente estável nos meninos. A FLEX apresentou um padrão ondulatório de desenvolvimento dos 10 para os 14 anos nos dois sexos, com maiores oscilações nas meninas. De maneira geral, os meninos tiveram maiores médias que as meninas na EST, na MC, na ApCard, na MM, e na F/Rmusc, enquanto as meninas foram superiores no ΣDC Trí + Sub, no %G, na MG, e na FLEX. Na maioria destas variáveis as diferenças eram sutis até os 12 anos, se intensificando nas idades posteriores. O IMC foi a única variável que apresentou valores médios próximos para os dois sexos ao longo dos cinco anos de estudo. O pico de velocidade (PV) em crescimento ocorreu dos 10 para os 11 anos nas meninas e dois anos depois para os meninos. O PV nos componentes da ApFRS, em geral, foram no mesmo período ou próximos ao período na qual ocorreu o PV em crescimento. Quanto ao atendimento aos critérios de saúde, observamos que ao longo dos cinco anos de estudo, uma grande parcela dos escolares foram classificados fora das zonas saudáveis, com valores superiores a 50% em alguns testes em algumas idades. O estilo de vida dos escolares apresentou fortes características de sedentarismo, com atividades que necessitam de esforço físico sendo preteridas por atividades que não exigem movimentações corporais, sendo estas características mais evidentes nas meninas. Quanto a influência da idade e de variáveis antropométricas nos componentes motores da ApFRS, observamos que a idades e as variáveis ligadas à quantidade de gordura corporal são aquelas que melhor explicam a variação dos resultados da ApCar e da F/Rmusc em meninos e meninas. A FLEX por outro lado, parece ser pouco influenciada por estas variáveis. Em relação à associação entre o estilo de vida e a ApFRS, percebemos que indivíduos com hábitos mais ativos tendem a ter melhores níveis de ApFRS,e que por outro lado, indivíduos com hábitos de vida mais sedentários estão mais propensos a terem valores mais baixos nos componentes motores da ApFRS, e mais altos nos componentes associados à quantidade de gordura corporal.

Desenvolvimento de método de planejamento e programação de operações de prestação de serviços

Este trabalho pretende contribuir com questões relacionadas ao planejamento e programação de operações de prestação de serviços. Seu enfoque é nos bastidores das operações de serviços, onde ocorre o fluxo de materiais e são observadas características similares às da manufatura. Ainda assim, algumas características específicas das operações de serviços influenciam o processo a ser planejado. O tema desta dissertação consiste na definição de um método de planejamento e programação das operações dos bastidores de empresas prestadoras de serviço. Este método engloba conceitos utilizados tanto na manufatura quanto nos serviços. Na etapa inicial do trabalho, é apresentada uma revisão bibliográfica sobre planejamento da produção na manufatura, planejamento da prestação de serviços e gerenciamento de projetos. Na etapa seguinte, apresenta-se um método de planejamento e programação para operações dos bastidores de empresas prestadoras de serviço. A etapa final apresenta a validação prática do método proposto em uma empresa do setor elétrico que atua no segmento de distribuição de energia.