Metodi numerici per la definizione e soluzione di modelli probabilistici complessi per l’ingegneria della manutenzione.

Negli ultimi anni, lo scenario di crescente competizione su cui si affaccia il mercato ha spinto le aziende a interessarsi sempre più frequentemente all’ingegneria della manutenzione, allo scopo di avvalersi di tecniche che permettano di pianificare strategie di manutenzione per i sistemi produttivi che siano efficaci nel minimizzare i costi di gestione garantendo prestazioni e livelli di sicurezza elevati. Le tecniche analitiche tipiche dell’ingegneria della manutenzione sono nate in settori industriali che richiedono elevati livelli di progresso tecnologico (aeronautico, nucleare), e si basano su ipotesi specifiche stringenti, che risultano limitanti nel panorama sempre più vasto ed eterogeneo in cui ne si richiede l’applicazione. D’altra parte, la rimozione di tali ipotesi rende necessario il ricorso a tecniche di risoluzione numeriche. In questa tesi si definisce un nuovo modello che permetta di caratterizzare un sistema di produzione tenendo conto di tutti i possibili aspetti di interesse nell’ambito dell’ingegneria della manutenzione. Inoltre, sono descritti gli algoritmi definiti per la risoluzione di tale modello.

Accessori per sistemi in cavo nella trasmissione dell'energia elettrica in HVDC: definizione di modelli fisici per la caratterizzazione di materiali isolanti, semiconduttivi e varioresistivi

Lo studio intrapreso si è posto come obiettivo la caratterizzazione dal punto di vista elettrico dei materiali coinvolti nella realizzazione di accessori per applicazioni in HVDC, in particolare mescole isolanti, semiconduttive e varioresistive. La necessità di un lavoro di questo tipo viene giustificata dalla costante espansione dei sistemi in DC nella trasmissione dell’energia elettrica, i quali presentano caratteristiche fisiche che si differenziano sensibilmente da quelle tipiche dei tradizionali sistemi in AC, dunque richiedono componenti e materiali opportunamente progettati per garantire condizioni di servizio sicure e affidabili. L’obiettivo della trattazione consiste nello studio di analogie e differenze tra le proprietà elettriche fornite da prove su diverse configurazioni di provini, nella fattispecie di tipo piano e cilindrico cavo. In primo luogo si studiano i provini di tipo piano al fine di ricavare informazioni basilari sul materiale e sulla mescola che lo costituisce e di prendere decisioni relative al proseguimento dei test. Dopo aver effettuato un sufficiente numero di test su varie tipologie di provini piani e aver riconosciuto le mescole più performanti dal punto di vista elettrico, meccanico e termico, si procede alla realizzazione di provini cilindrici stampati, su cui si intraprendono le medesime misure effettuate per la configurazione piana. Questa seconda fase di caratterizzazione è fondamentale, in quanto consente di verificare che le proprietà già studiate su piastra si conservino in una geometria molto più simile a quella assunta dal prodotto finale evitando di sostenere costi onerosi per la produzione di un accessorio full-size. Il lavoro è stato svolto nel laboratorio elettrico di alta tensione della divisione R&D del gruppo Prysmian di Milano, leader mondiale nella produzione di sistemi in cavo per alte e altissime tensioni.

Materia oscura: modelli teorici ed evidenze sperimentali

Lo scopo di questa tesi è la trattazione della materia oscura partendo dalle evidenze sperimentali, ripercorrendo i possibili costituenti e riportando dati relativi a rivelazioni dirette ed indirette. Il primo capitolo è dedicato alla discussione delle due più importanti evidenze della presenza di materia oscura, ossia le curve di rotazione ed il Bullet Cluster, che risultano entrambe interazioni di tipo gravitazionale. Si provvede inoltre a fornire le due più plausibili soluzioni in grado di spiegare i risultati ottenuti dalle osservazioni sperimentali e a discutere la loro validità come modello per la descrizione di tali fenomeni. Il capitolo successivo è volto all'esposizione delle possibili particelle che compongono la materia oscura, discutendo quali siano le più probabili, e alla spiegazione della loro creazione nell'Universo primordiale. La terza parte è dedicata alle rilevazioni dirette, consistenti nello scattering fra particelle di materia oscura e nuclei, ed in particolare all'analisi del modello dei neutralini. Vengono poi riportati nello stesso capitolo i risultati di tali rilevazioni, con riferimento agli esperimenti CDMS II, XENON100 e LUX. Nel quarto capitolo si tratteranno i risultati delle rilevazioni indirette, ossia osservazioni di processi derivanti dall'annichilazione di materia oscura, e verranno riportati i risultati degli esperimenti più importanti, fra cui i più recenti sono Fermi-LAT e CTA (ancora in sviluppo). L'ultimo paragrafo è riservato ad un breve riassunto dei risultati e delle ipotesi trattate, per raccogliere i dati più importanti e fornire una visione generale della materia oscura.

Modelli dinamici di geodinamo

Questa tesi introduce le basi del geomagnetismo partendo da un approccio ai modelli fluidi e alle equazioni MHS, accennando alle numerose difficoltà che portano in materia di simulazioni e calcoli. In seguito si introducono i modelli a disco con uno studio approfondito della dinamica che, pur partendo da equazioni molto più semplici e approssimate della trattazione fluida, trova riscontro con i punti fondamentali del geomagnetismo e con i comportamenti dei modelli fluidi.

Dalla generazione di modelli 3D densi mediante TLS e fotogrammetria alla modellazione BIM

La tesi tratta la ricerca di procedure che permettano di rilevare oggetti utilizzando il maggior numero di informazioni geometriche ottenibili da una nuvola di punti densa generata da un rilievo fotogrammetrico o da TLS realizzando un modello 3D importabile in ambiente FEM. Il primo test si è eseguito su una piccola struttura, 1.2x0.5x0.2m, in modo da definire delle procedure di analisi ripetibili; la prima consente di passare dalla nuvola di punti “Cloud” all’oggetto solido “Solid” al modello agli elementi finiti “Fem” e per questo motivo è stata chiamata “metodo CSF”, mentre la seconda, che prevede di realizzare il modello della struttura con un software BIM è stata chiamata semplicemente “metodo BIM”. Una volta dimostrata la fattibilità della procedura la si è validata adottando come oggetto di studio un monumento storico di grandi dimensioni, l’Arco di Augusto di Rimini, confrontando i risultati ottenuti con quelli di altre tesi sulla medesima struttura, in particolare si è fatto riferimento a modelli FEM 2D e a modelli ottenuti da una nuvola di punti con i metodi CAD e con un software scientifico sviluppato al DICAM Cloud2FEM. Sull’arco sono state eseguite due tipi di analisi, una lineare sotto peso proprio e una modale ottenendo risultati compatibili tra i vari metodi sia dal punto di vista degli spostamenti, 0.1-0.2mm, che delle frequenze naturali ma si osserva che le frequenze naturali del modello BIM sono più simili a quelle dei modelli generati da cloud rispetto al modello CAD. Il quarto modo di vibrare invece presenta differenze maggiori. Il confronto con le frequenze naturali del modello FEM ha restituito differenze percentuali maggiori dovute alla natura 2D del modello e all’assenza della muratura limitrofa. Si sono confrontate le tensioni normali dei modelli CSF e BIM con quelle ottenute dal modello FEM ottenendo differenze inferiori a 1.28 kg/cm2 per le tensioni normali verticali e sull’ordine 10-2 kg/cm2 per quelle orizzontali.

Farmscape online : participatory design of internet meetings with farmers

This paper presents aspects of a longitudinal study in the design and practice of Internet meetings between farmer their advisors and researchers in rural Australia. It reports on the use of Microsoft NetMeeting (NM) by a group of agricultural researchers from Australia's CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) for regular meetings, over nine years, with farmers and the commercial advisers. It describes lessons drawn from this experience about the conditions under which telecollaborative tools, such as NM and video conferencing, are likely to be both useful and used.

The open kimono: How Intel balances trust and power to maintain platform leadership

A small group of companies including Intel, Microsoft, and Cisco have used "platform leadership" with great effect as a means for driving innovation and accelerating market growth within their respective industries. Prior research in this area emphasizes that trust plays a critical role in the success of this strategy. However, many of the categorizations of trust discussed in the literature tend to ignore or undervalue the fact that trust and power are often functionally equivalent, and that the coercion of weaker partners is sometimes misdiagnosed as collaboration. In this paper, I use case study data focusing on Intel's shift from ceramic/wire-bonded packaging to organic/C4 packaging to characterize the relationships between Intel and its suppliers, and to determine if these links are based on power in addition to trust. The case study shows that Intel's platform leadership strategy is built on a balance of both trust and a relatively benevolent form of power that is exemplified by the company's "open kimono" principle, through which Intel insists that suppliers share detailed financial data and highly proprietary technical information to achieve mutually advantageous objectives. By explaining more completely the nature of these inter-firm linkages, this paper usefully extends our understanding of how platform leadership is maintained by Intel, and contributes to the literature by showing how trust and power can be used simultaneously within an inter-firm relationship in a way that benefits all of the stakeholders.

BioPatML : pattern sharing for the genomic sciences

Computational biology increasingly demands the sharing of sophisticated data and annotations between research groups. Web 2.0 style sharing and publication requires that biological systems be described in well-defined, yet flexible and extensible formats which enhance exchange and re-use. In contrast to many of the standards for exchange in the genomic sciences, descriptions of biological sequences show a great diversity in format and function, impeding the definition and exchange of sequence patterns. In this presentation, we introduce BioPatML, an XML-based pattern description language that supports a wide range of patterns and allows the construction of complex, hierarchically structured patterns and pattern libraries. BioPatML unifies the diversity of current pattern description languages and fills a gap in the set of XML-based description languages for biological systems. We discuss the structure and elements of the language, and demonstrate its advantages on a series of applications, showing lightweight integration between the BioPatML parser and search engine, and the SilverGene genome browser. We conclude by describing our site to enable large scale pattern sharing, and our efforts to seed this repository.

Listening to nature : acoustic monitoring of the environment

The requirement to monitor the rapid pace of environmental change due to global warming and to human development is producing large volumes of data but placing much stress on the capacity of ecologists to store, analyse and visualise that data. To date, much of the data has been provided by low level sensors monitoring soil moisture, dissolved nutrients, light intensity, gas composition and the like. However, a significant part of an ecologist’s work is to obtain information about species diversity, distributions and relationships. This task typically requires the physical presence of an ecologist in the field, listening and watching for species of interest. It is an extremely difficult task to automate because of the higher order difficulties in bandwidth, data management and intelligent analysis if one wishes to emulate the highly trained eyes and ears of an ecologist. This paper is concerned with just one part of the bigger challenge of environmental monitoring – the acquisition and analysis of acoustic recordings of the environment. Our intention is to provide helpful tools to ecologists – tools that apply information technologies and computational technologies to all aspects of the acoustic environment. The on-line system which we are building in conjunction with ecologists offers an integrated approach to recording, data management and analysis. The ecologists we work with have different requirements and therefore we have adopted the toolbox approach, that is, we offer a number of different web services that can be concatenated according to need. In particular, one group of ecologists is concerned with identifying the presence or absence of species and their distributions in time and space. Another group, motivated by legislative requirements for measuring habitat condition, are interested in summary indices of environmental health. In both case, the key issues are scalability and automation.

Integrating concrete and virtual materials in an elementary mathematics classroom : a case study of success with fractions

This paper describes an approach to introducing fraction concepts using generic software tools such as Microsoft Office's PowerPoint to create "virtual" materials for mathematics teaching and learning. This approach replicates existing concrete materials and integrates virtual materials with current non-computer methods of teaching primary students about fractions. The paper reports a case study of a 12-year-old student, Frank, who had an extremely limited understanding of fractions. Frank also lacked motivation for learning mathematics in general and interacted with his peers in a negative way during mathematics lessons. In just one classroom session involving the seamless integration of off-computer and on-computer activities, Frank acquired a basic understanding of simple common equivalent fractions. Further, he was observed as the session progressed to be an enthusiastic learner who offered to share his learning with his peers. The study's "virtual replication" approach for fractions involves the manipulation of concrete materials (folding paper regions) alongside the manipulation of their virtual equivalent (shading screen regions). As researchers have pointed out, the emergence of new technologies does not mean old technologies become redundant. Learning technologies have not replaced print and oral language or basic mathematical understanding. Instead, they are modifying, reshaping, and blending the ways in which humankind speaks, reads, writes, and works mathematically. Constructivist theories of learning and teaching argue that mathematics understanding is developed from concrete to pictorial to abstract and that, ultimately, mathematics learning and teaching is about refinement and expression of ideas and concepts. Therefore, by seamlessly integrating the use of concrete materials and virtual materials generated by computer software applications, an opportunity arises to enhance the teaching and learning value of both materials.

A University Support Model for eResearch

Queensland University of Technology (QUT) is faced with a rapidly growing research agenda built upon a strategic research capacity-building program. This presentation will outline the results of a project that has recently investigated QUT’s research support requirements and which has developed a model for the support of eResearch across the university. QUT’s research building strategy has produced growth at the faculty level and within its research institutes. This increased research activity is pushing the need for university-wide eResearch platforms capable of providing infrastructure and support in areas such as collaboration, data, networking, authentication and authorisation, workflows and the grid. One of the driving forces behind the investigation is data-centric nature of modern research. It is now critical that researchers have access to supported infrastructure that allows the collection, analysis, aggregation and sharing of large data volumes for exploration and mining in order to gain new insights and to generate new knowledge. However, recent surveys into current research data management practices by the Australian Partnership for Sustainable Repositories (APSR) and by QUT itself, has revealed serious shortcomings in areas such as research data management, especially its long term maintenance for reuse and authoritative evidence of research findings. While these internal university pressures are building, at the same time there are external pressures that are magnifying them. For example, recent compliance guidelines from bodies such as the ARC, and NHMRC and Universities Australia indicate that institutions need to provide facilities for the safe and secure storage of research data along with a surrounding set of policies, on its retention, ownership and accessibility. The newly formed Australian National Data Service (ANDS) is developing strategies and guidelines for research data management and research institutions are a central focus, responsible for managing and storing institutional data on platforms that can be federated nationally and internationally for wider use. For some time QUT has recognised the importance of eResearch and has been active in a number of related areas: ePrints to digitally publish research papers, grid computing portals and workflows, institutional-wide provisioning and authentication systems, and legal protocols for copyright management. QUT also has two widely recognised centres focused on fundamental research into eResearch itself: The OAK LAW project (Open Access to Knowledge) which focuses upon legal issues relating eResearch and the Microsoft QUT eResearch Centre whose goal is to accelerate scientific research discovery, through new smart software. In order to better harness all of these resources and improve research outcomes, the university recently established a project to investigate how it might better organise the support of eResearch. This presentation will outline the project outcomes, which include a flexible and sustainable eResearch support service model addressing short and longer term research needs, identification of resource requirements required to establish and sustain the service, and the development of research data management policies and implementation plans.