Desenvolvimento de sistemas tempo-real usando orientação a objetos : estudo sobre o mapeamento de especificações para linguagens de programação

Este trabalho realiza um estudo sobre a criação de sistemas tempo-real usando orientação a objetos, com enfoque no mapeamento de especificações para linguagens de programação. O paradigma de orientação a objetos tem sido usado nas diferentes fases relacionadas com o desenvolvimento de sistemas tempo-real, variando desde a modelagem até o ambiente de programação e execução, mas atualmente estas iniciativas ainda focam etapas isoladas do ciclo de desenvolvimento. O objetivo deste trabalho é o de preencher esta lacuna, propondo um mapeamento entre uma metodologia ou ferramenta de análise e projeto de sistemas tempo-real orientados a objetos e uma linguagem ou ambiente de desenvolvimento baseado no paradigma de orientação a objetos que possua suporte para atender às restrições temporais especificadas. O mapeamento proposto foi desenvolvido utilizando estudos de caso clássicos em aplicações tempo-real que foram baseados em dois recentes padrões. O primeiro é o emergente padrão Real-Time UML, que visa realizar a especificação de requisitos temporais utilizando diagramas UML com extensões que os representem. O outro padrão é o Real-Time Specification for Java, que consiste de uma interface de programação (API) para desenvolvimento de aplicações tempo-real com a linguagem Java. O relacionamento entre stereotypes e tags usados para representar restrições temporais em diagramas UML e o código Java correspondente é explicado e um sumário da estratégia de mapeamento é discutido.

Otimização topológica de estruturas bidimensionais contínuas submetidas a restrições de flexibilidade e tensão

Neste trabalho é resolvido o problema da minimização do volume de estruturas bidimensionais contínuas submetidas a restrições sobre a flexibilidade (trabalho das forças externas) e sobre as tensões, utilizando a técnica chamada otimização topológica, que visa encontrar a melhor distribuição de material dentro de um domínio de projeto pré-estabelecido. As equações de equilíbrio são resolvidas através do método dos elementos finitos, discretizando a geometria e aproximando o campo de deslocamentos. Dessa forma, essas equações diferenciais são transformadas em um sistema de equações lineares, obtendo como resposta os deslocamentos nodais de cada elemento. A distribuição de material é discretizada como uma densidade fictícia constante por elemento finito. Esta densidade define um material isotrópico poroso de uma seqüência pré-estabelecida (SIMP). A otimização é feita através da Programação Linear Seqüencial. Para tal, a função objetivo e as restrições são sucessivamente linearizadas por expansão em Série de Taylor. A análise de sensibilidade para a restrição de flexibilidade é resolvida utilizando o cálculo da sensibilidade analítico adaptado para elementos finitos de elasticidade plana. Quando as restrições consideradas são as tensões, o problema torna-se mais complexo. Diferente da flexibilidade, que é uma restrição global, cada elemento finito deve ter sua tensão controlada. A tensão de Von Mises é o critério de falha considerado, cuja sensibilidade foi calculada de acordo com a metodologia empregada por Duysinx e Bendsøe [Duysinx e Bendsøe, 1998] Problemas como a instabilidade de tabuleiro e dependência da malha sempre aparecem na otimização topológica de estruturas contínuas. A fim de minimizar seus efeitos, um filtro de vizinhança foi implementado, restringindo a variação da densidade entre elementos adjacentes. Restrições sobre as tensões causam um problema adicional, conhecido como singularidade das tensões, fazendo com que os algoritmos não convirjam para o mínimo global. Para contornar essa situação, é empregada uma técnica matemática de perturbação visando modificar o espaço onde se encontra a solução, de forma que o mínimo global possa ser encontrado. Esse método desenvolvido por Cheng e Guo [Cheng e Guo, 1997] é conhecido por relaxação-ε e foi implementado nesse trabalho.

Otimização topológica de estruturas contínuas submetidas a restrições de flexibilidade, volume e frequência natural

Este trabalho trata dos problemas de otimização de minimização de volume com restrição de flexibilidade e freqüência natural e minimização de flexibilidade com restrição de volume. Os problemas são resolvidos para estruturas bidimensionais e tridimensionais. As equações diferenciais de equilíbrio são solucionadas de forma aproximada através do método dos elementos finitos, em um subespaço de dimensão finita. O método utilizado no estudo é o da otimização topológica, o qual consiste em encontrar dentro de um domínio pré-existente uma distribuição ideal de material. São avaliadas técnicas como programação linear e critério de ótimo. Em ambos os casos são utilizadas sensibilidades calculadas analiticamente. Para a otimização com restrição modal, problemas característicos como autovalores repetidos e normalização do autovetor são tratados. Ferramentas usadas na otimização topológica, como método da continuação, penalização e filtragem são discutidos. São abordados também problemas e características inerentes ao processo de otimização topológica, tais como instabilidades de tabuleiros, dependência de malha e sensibilidade da topologia a diferentes condições de contorno. Os resultados obtidos permitem avaliações referentes à otimização topológica (geometrias, ou seja, topologias resultantes) sob diferentes condições, utilizando-se as ferramentas discutidas nesse trabalho.

Técnica de programação e controle da construção repetitiva, linha de balanço, estudo de caso de um conjunto habitacional

Este trabalho apresenta uma técnica de programação e controle da construção repetitiva denominada Linha de Balanço. E uma técnica, surgida na indústria fabril, onde a produção em série e em grande escala exige a organização dos métodos de produção e a racionalização do trabalho. O estudo, inicialmente, modela o trabalho de construção de unidades repetitivas, salientando os problemas de organização e administração destes empreendimentos. Num segundo momento, são apresentados os princípios teóricos da técnica com aplicações práticas da programação. Por fim, é analisada a metodologia usual de construção de conjuntos habitacionais através de um estudo de caso e, observadas as condições de aplicação da técnica da Linha de Balanço, não exigindo mudificações muito profundas na atual ação gerencial neste tipo de obra. As conclusões esboçadas confirmam as vantagens da técnica da Linha de Balanço para estes empreendimentos e propõem a sua utilização na organização do trabalho nos canteiros repetitivos.

Incorporando suporte a restrições espaciais de caráter topológico ao modelo abstrato do consórcio Open GIS

Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são construídos, especificamente, para armazenar, analisar e manipular dados geográficos, ou seja, dados que representam objetos e fenômenos do mundo real, cuja localização em relação à superfície da Terra seja considerada. A interoperabilidade desses sistemas, que constitui-se na capacidade de compartilhar e trocar informações e processos entre ambientes computacionais heterogêneos, se faz necessária, pois, devido ao elevado custo de aquisição dos dados geográficos, as comunidades de informação precisam compartilhar dados de fontes existentes, sem a necessidade de fazer conversões. Porém, pela complexidade e incompatibilidades de representação, de estrutura e de semântica das informações geográficas, a maioria dos softwares de SIG, hoje, não são interoperáveis. Existe também, além do problema da não interoperabilidade, uma crescente preocupação com relação à qualidade e à integridade espacial dos dados geográficos. Contudo, alguns modelos conceituais de dados geográficos e os softwares de SIG não oferecem, ainda, os meios adequados para representar e garantir a integridade espacial das informações. As restrições de integridade definidas durante a fase de projeto conceitual, normalmente, são implementadas durante o projeto físico, seja de forma implícita ou explícita, podendo ser incorporadas diretamente no modelo de implementação do SIG, de forma que o usuário da aplicação apenas mencione a regra e o sistema a implemente e a garanta automaticamente.Este trabalho de pesquisa propõe uma extensão ao Modelo Abstrato OpenGIS, modelo este que deve ser um padrão de interoperabilidade de software para SIG. A extensão proposta incorpora ao mesmo um subconjunto de tipos de restrição espacial, buscando com isso oferecer melhor suporte às regras da realidade geográfica expressáveis na modelagem conceitual do sistema.

Desenvolvimento de um modelo de intervenção baseado no sistema toyota de produção e na teoria das restrições : autilização da pesquisa-ação em uma indústria de cerâmica vermelha de pequeno porte da região metropolitana de Porto Alegre

As teorias de gestão da produção, como o Sistema Toyota de Produção e a Teoria das Restrições, têm apresentado resultados positivos, em realidades organizacionais muito diferenciadas. Contudo, é preciso garantir a efetividade das ações em provocar as mudanças desejadas. Neste sentido, métodos de pesquisa participativa, como a pesquisaação, promovem a participação e o comprometimento das pessoas implicadas no processo de mudança. Esta dissertação propõe a construção de um modelo de intervenção visando aumentar a competitividade de uma realidade organizacional específica. Foram utilizados a pesquisa-ação, como método de trabalho e a Teoria das Restrições (TOC) e o Sistema Toyota de Produção (STP), como embasamento teórico. Cabe ressaltar que este modelo foi construído a partir de uma intervenção realizada em uma indústria de cerâmica vermelha da região metropolitana de Porto Alegre. Assim, a presente dissertação foi organizada da seguinte maneira: revisão bibliográfica do método de condução da pesquisa e adaptação do mesmo para o presente trabalho, fundamentação teórica, composta pelos princípios básicos de sustentação do STP e da TOC, análise do contexto do segmento industrial em questão, descrição da intervenção realizada e apresentação do modelo construído, análise dos resultados finais, conclusões e recomendações para futuras pesquisas. A análise dos resultados obtidos e as conclusões do estudo revelam a possibilidade de generalização parcial do modelo proposto, desde que observadas as características específicas da realidade industrial em questão.

Sistema de produção sincronizado : uma aplicação em processos produtivos de propriedade contínuos segundo a teoria das restrições

Este trabalho de conclusão investiga o efeito da geração de estoques intermediários nos indicadores principais empregados na Teoria das Restrições (Ganho, Despesa Operacional e Inventário) em uma unidade industrial de processo produtivo de Propriedade contínuo, que emprega embalagens, matérias-primas obtidas em larga escala e cadeias logísticas de longo curso. Este tipo de indústria produz bens de consumo imediato, com pouca variabilidade, de modo “empurrado”. A principal conseqüência é a perda do sincronismo na cadeia logística, resultando em uma grande quantidade de estoques intermediários e custos crescentes, relacionados principalmente ao custo de manutenção destes estoques. Através dos cinco passos de focalização e das ferramentas lógicas da Teoria das Restrições, propõe-se uma alternativa gerencial, que inclui o algoritmo Tambor-Pulmão-Corda e insere a organização em um processo de melhoria contínua, cujos impactos são avaliados por simulação computacional. Através de técnicas estatísticas e software apropriados, constrói-se um modelo de simulação computacional baseado em dados reais de uma planta produtora de cimento. A partir deste modelo, diferentes cenários são testados, descobrindo-se a condição ótima. Chega-se a uma conclusão, considerando a mudança na política de geração de estoques intermediários e seus impactos na redução de custos e riscos.

Um modelo conceitual para integração do just-in-time com a teoria das restrições em pequenas e médias empresas industriais

Resumo não disponível.

Método de intervenção no processo de programação de recursos de empresas construtoras de pequeno porte através do seu sistema de informação : proposta baseada em estudos de caso

O processo de programação de recursos é parte do planejamento e controle da produção e possui grande importância para o desempenho de empreendimentos de construção. Constitui-se numa atividade multifuncional, envolvendo a direção da empresa e seus departamentos de marketing, finanças, recursos humanos e suprimentos. Sua ineficácia tem sido identificada como responsável por muitos dos problemas relacionados à dilatação do prazo de execução do empreendimento, ao desperdício de recursos e à baixa produtividade da mão-de-obra. Considerando que o desempenho da programação de recursos está fortemente relacionado à quantidade e qualidade das informações que a suportam, o presente trabalho tem como objetivo a proposição de um método de intervenção direcionado ao sistema de informação deste processo. O método proposto divide-se em duas etapas: o diagnóstico inicial do sistema de informações e, posteriormente, o planejamento e implantação de ações de melhoria. O método foi aplicado em estudos de caso realizados em empresas de pequeno porte, nas quais foi implementada a programação formal de recursos, sendo constatada a mudança de atitude dos funcionários frente aos processos de planejamento da produção e programação de recursos.

Uma Biblioteca para programação paralela por troca de mensagens de clusters baseados na tecnologia SCI

A presente Dissertação propõe uma biblioteca de comunicação de alto desempenho, baseada em troca de mensagens, especificamente projetada para explorar eficientemente as potencialidades da tecnologia SCI (Scalable Coherent Interface). No âmago da referida biblioteca, a qual se denominou DECK/SCI, acham-se três protocolos de comunicação distintos: um protocolo de baixa latência e mínimo overhead, especializado na troca de mensagens pequenas; um protocolo de propósito geral; e um protocolo de comunicação que emprega uma técnica de zero-copy, também idealizada neste Trabalho, no intuito de elevar a máxima largura de banda alcançável durante a transmissão de mensagens grandes. As pesquisas desenvolvidas no decurso da Dissertação que se lhe apresenta têm por mister proporcionar um ambiente para o desenvolvimento de aplicações paralelas, que demandam alto desempenho computacional, em clusters que se utilizam da tecnologia SCI como rede de comunicação. A grande motivação para os esforços envidados reside na consolidação dos clusters como arquiteturas, a um só tempo, tecnologicamente comparáveis às máquinas paralelas dedicadas, e economicamente viáveis. A interface de programação exportada pelo DECK/SCI aos usuários abarca o mesmo conjunto de primitivas da biblioteca DECK (Distributed Execution Communication Kernel), concebida originalmente com vistas à consecução de alto desempenho sobre a tecnologia Myrinet. Os resultados auferidos com o uso do DECK/SCI revelam a eficiência dos mecanismos projetados, e a utilização profícua das características de alto desempenho intrínsecas da rede SCI, haja visto que se obteve uma performance muito próxima dos limites tecnológicos impostos pela arquitetura subjacente. Outrossim, a execução de uma clássica aplicação paralela, para fins de validação, testemunha que as primitivas e abstrações fornecidas pelo DECK/SCI mantêm estritamente a mesma semântica da interface de programação do original DECK.

Estudo e implementação da programação genética para síntese de fala

Este trabalho descreve a aplicação da Programação Genética, uma técnica de Computação Evolucionária, ao problema da Síntese de Fala automática. A Programação Genética utiliza as técnicas da evolução humana para descobrir programas bem adaptados a um problema específico. Estes programas, compostos de instruções, variáveis, constantes e outros elementos que compõe uma linguagem de programação, são evoluídos ao longo de um conjunto de gerações. A Síntese de Fala, consiste na geração automática das formas de ondas sonoras a partir de um texto escrito. Uma das atividades mais importantes, é realizada através da conversão de palavras e letras para os sons da fala elementares (fonemas). Muitos sistemas de síntese são implementados através de regras fixas, escritas por programadores humanos. Um dos mais conhecidos sistemas de síntese é o FESTIVAL, desenvolvido pela Universidade de Edimburgh, usando a linguagem de programação funcional LISP e um número fixo de regras. Neste trabalho, nós exploramos a possibilidade da aplicação do paradigma da Programação Genética, para evoluir automaticamente regras que serão adotadas para implementação do idioma Português na ferramenta FESTIVAL, desenvolvido no projeto SPOLTECH (CNPq – NSF cooperação entre UFRGS e Universidade do Colorado). A modelagem do problema, consiste na definição das regras de pronúncia do Português Brasileiro, que a implementação do sistema FESTIVAL pronuncia erradamente, já que o mesmo foi implementado primariamente para o idioma Inglês. A partir destas regras, o sistema de Programação Genética, desenvolvido neste trabalho, evolui programas que constituem boas soluções para a conversão de letras para fonemas. A descrição dos resultados obtidos, cobre detalhes sobre a evolução das soluções, complexidade e regras implementadas, representadas pelas soluções mais bem adaptadas; mostrando que a Programação Genética, apesar de ser complexa, é bastante promissora.

Proposta de desenvolvimento de um método de tomada de decisão usando a teoria das restrições para sistemas de produção

Este trabalho discorre sobre a aplicação de uma proposta de método de resolução de problemas utilizando a Teoria das Restrições (TOC). No desenvolvimento desta proposta procurou-se aliar a focalização dos problemas e os conceitos financeiros protagonizados pela TOC. Para que uma solução urgente de problemas possa ser conduzida de uma forma coerente, precisa e rápida, não é necessário que seja executada de maneira que os gastos ultrapassem os benefícios. Além disso, o todo que compõe o sistema analisado deve poder ser vislumbrado claramente. Esta proposta foi aplicada a uma corporação que fabrica autopeças. Ela está localizada nos Estados Unidos da América. Os resultados da aplicação do método aqui apresentado permitiram chegar às conclusões apontadas no capítulo final deste trabalho.

Proposta de um método para a implantação de um sistema de planejamento fino da produção baseado na teoria das restrições

Esta dissertação propõe um método de trabalho para a implantação de um sistema de Planejamento Fino da Produção baseado na Teoria das Restrições. É apresentada uma revisão bibliográfica sobre Planejamento e Controle da Produção, destacando a abordagem da Teoria das Restrições. É realizado um estudo sobre ferramentas computacionais de Planejamento Fino da Produção e suas particularidades. A seguir é desenvolvido o método de trabalho, que foi seguido de sua aplicação prática em uma empresa industrial do ramo metal-mecânico. O estudo apresenta as modificações no sistema de Planejamento e Controle da Produção da empresa, que foi adequado as práticas e princípios da Manufatura Sincronizada. As melhorias decorrentes da implantação podem ser constatadas através dos resultados divulgados. Este trabalho explora as particularidades e dificuldades da implementação desta ferramenta de apoio à tomada de decisão, e discute aspectos referentes às mudanças na “filosofia” de produção impostas pela sincronização da manufatura.

MEPSOM : método de ensino de programação sônica para músicos

Esta tese de doutorado apresenta o MEPSOM - Método de Ensino de Programação Sônica de Computadores para Músicos. O MEPSOM consiste em um sistema de computação que disponibiliza um conjunto de atividades para programação de software musical composto de exemplos e exercícios. O método foi idealizado para ser uma ferramenta de auxílio ao professor em cursos de Computação Musical, disponibilizando recursos didáticos para o ensino de programação nas áreas de composição e educação musical. O MEPSOM foi implementado sob a forma de programas de computador e utilizado em cursos de Computação Musical na UFRGS. Nesta Tese de Doutorado apresentamos o projeto e a organização do MESPCM, a implementação do método, relatos de sua aplicação e os resultados obtidos. Também expomos a utilização do método em laboratório, através de estudo de caso, e os resultados da sua avaliação por estudantes que participaram de pesquisas de levantamento. Por fim, a partir da análise dos dados obtidos, sugerimos um conjunto de aspectos considerados relevantes para futuras aplicações do MEPSOM.

Ambiente visual para programação distribuída em java

Em vista da maior complexidade da programação paralela e distribuída em relação à programação de ambientes centralizados, novas ferramentas vêm sendo construídas com o objetivo de auxiliar o programador desses ambientes a desempenhar sua tarefa de formas mais eficazes e produtivas. Uma das ferramentas que há algum tempo tem sido usada na programação centralizada e aos poucos está sendo empregada também na programação concorrente é a programação visual. A programação visual se vale da presença de elementos visuais na especificação dos programas como peças chaves do processo de desenvolvimento de software. No caso específico da programação concorrente, a programação visual é especialmente útil pela capacidade que os gráficos têm de representar de forma mais adequada estruturas bidimensionais. Um programa concorrente, por relacionar no espaço diversos elementos com seus próprios fluxos de execução, faz surgir duas dimensões de análise que são mais difíceis de serem observadas através de programas textuais. Atualmente existem ferramentas de programação visual paralela e distribuída, mas a ênfase é dada na programação paralela, sem muita atenção a aplicações de sistemas abertos ou cliente-servidor. Além disso, tais ferramentas sofrem da falta de apoio à engenharia do software. Considerando essas deficiências, este trabalho apresenta uma ferramenta de programação visual para o desenvolvimento de aplicações compostas por objetos distribuídos que ofereça também a possibilidade de aplicar os principais conceitos da engenharia de software, como reutilização e orientação a objeto. Nesta ferramenta, o programador especifica de maneira visual a estrutura do seu programa, insere o código textual para a lógica da aplicação e o ambiente se encarrega do tratamento da distribuição e da comunicação de mais baixo nível. A aplicação é representada como um grafo dirigido, onde os nodos representam os objetos distribuídos e os arcos indicam os relacionamentos existentes entre esses objetos. A especificação dos programas é modular, baseando-se na reunião de componentes reutilizáveis, o que torna o sistema altamente configurável e extensível. Tanto a implementação da ferramenta quanto o código das aplicações geradas usam a linguagem de programação Java. A linguagem de programação visual projetada não especifica detalhes a respeito de como irá funcionar a comunicação e distribuição dos objetos. Portanto, foram implementados componentes para comunicação e outros recursos de programação distribuída, como locks e dados globais para serem usados nas aplicações. Para validar os principais objetivos da ferramenta, foram implementados alguns exemplos de aplicações distribuídas, como um pequeno sistema de bate-papo.