Optimization Of Groundwater Remediation With New Efficient Parallel Algorithm For Global Optimization

Application of optimization algorithm to PDE modeling groundwater remediation can greatly reduce remediation cost. However, groundwater remediation analysis requires a computational expensive simulation, therefore, effective parallel optimization could potentially greatly reduce computational expense. The optimization algorithm used in this research is Parallel Stochastic radial basis function. This is designed for global optimization of computationally expensive functions with multiple local optima and it does not require derivatives. In each iteration of the algorithm, an RBF is updated based on all the evaluated points in order to approximate expensive function. Then the new RBF surface is used to generate the next set of points, which will be distributed to multiple processors for evaluation. The criteria of selection of next function evaluation points are estimated function value and distance from all the points known. Algorithms created for serial computing are not necessarily efficient in parallel so Parallel Stochastic RBF is different algorithm from its serial ancestor. The application for two Groundwater Superfund Remediation sites, Umatilla Chemical Depot, and Former Blaine Naval Ammunition Depot. In the study, the formulation adopted treats pumping rates as decision variables in order to remove plume of contaminated groundwater. Groundwater flow and contamination transport is simulated with MODFLOW-MT3DMS. For both problems, computation takes a large amount of CPU time, especially for Blaine problem, which requires nearly fifty minutes for a simulation for a single set of decision variables. Thus, efficient algorithm and powerful computing resource are essential in both cases. The results are discussed in terms of parallel computing metrics i.e. speedup and efficiency. We find that with use of up to 24 parallel processors, the results of the parallel Stochastic RBF algorithm are excellent with speed up efficiencies close to or exceeding 100%.

Multi-Objective Pipe Smoothing Genetic Algorithm For Water Distribution Network Design

This paper describes the formulation of a Multi-objective Pipe Smoothing Genetic Algorithm (MOPSGA) and its application to the least cost water distribution network design problem. Evolutionary Algorithms have been widely utilised for the optimisation of both theoretical and real-world non-linear optimisation problems, including water system design and maintenance problems. In this work we present a pipe smoothing based approach to the creation and mutation of chromosomes which utilises engineering expertise with the view to increasing the performance of the algorithm whilst promoting engineering feasibility within the population of solutions. MOPSGA is based upon the standard Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) and incorporates a modified population initialiser and mutation operator which directly targets elements of a network with the aim to increase network smoothness (in terms of progression from one diameter to the next) using network element awareness and an elementary heuristic. The pipe smoothing heuristic used in this algorithm is based upon a fundamental principle employed by water system engineers when designing water distribution pipe networks where the diameter of any pipe is never greater than the sum of the diameters of the pipes directly upstream resulting in the transition from large to small diameters from source to the extremities of the network. MOPSGA is assessed on a number of water distribution network benchmarks from the literature including some real-world based, large scale systems. The performance of MOPSGA is directly compared to that of NSGA-II with regard to solution quality, engineering feasibility (network smoothness) and computational efficiency. MOPSGA is shown to promote both engineering and hydraulic feasibility whilst attaining good infrastructure costs compared to NSGA-II.

Study of the audio coding algorithm of the MPEG-4 AAC standard and comparison among implementations of modules of the algorithm

Audio coding is used to compress digital audio signals, thereby reducing the amount of bits needed to transmit or to store an audio signal. This is useful when network bandwidth or storage capacity is very limited. Audio compression algorithms are based on an encoding and decoding process. In the encoding step, the uncompressed audio signal is transformed into a coded representation, thereby compressing the audio signal. Thereafter, the coded audio signal eventually needs to be restored (e.g. for playing back) through decoding of the coded audio signal. The decoder receives the bitstream and reconverts it into an uncompressed signal. ISO-MPEG is a standard for high-quality, low bit-rate video and audio coding. The audio part of the standard is composed by algorithms for high-quality low-bit-rate audio coding, i.e. algorithms that reduce the original bit-rate, while guaranteeing high quality of the audio signal. The audio coding algorithms consists of MPEG-1 (with three different layers), MPEG-2, MPEG-2 AAC, and MPEG-4. This work presents a study of the MPEG-4 AAC audio coding algorithm. Besides, it presents the implementation of the AAC algorithm on different platforms, and comparisons among implementations. The implementations are in C language, in Assembly of Intel Pentium, in C-language using DSP processor, and in HDL. Since each implementation has its own application niche, each one is valid as a final solution. Moreover, another purpose of this work is the comparison among these implementations, considering estimated costs, execution time, and advantages and disadvantages of each one.

Análise e melhoria de layout de processo na indústria de beneficiamento de couro

A aplicação de técnicas de estudo de sistemas em ambientes industriais com grande concorrência, é cada vez mais significativa devido às modificações e flexibilidade de produção exigidas. A aplicação de técnicas de análise e ajustes de layouts são algumas destas técnicas que podem trazer resultados competitivos positivos. O presente trabalho descreve os tipos de layouts existentes, com suas aplicações, vantagens e desvantagens com a finalidade de analisar e propor melhorias em layouts de processo na indústria coureira. O trabalho enfoca ainda os principais pontos a serem considerados quando da criação de um novo layout ou do ajuste e/ou melhoria de um existente. Para tal, foi realizado um estudo de caso utilizando a técnica de Melhoria de Layout de Silveira (1998), com a aplicação do Planejamento Sistemático de Layout em um layout de processo do setor da Secagem, característico em uma indústria beneficiadora de couro. Os resultados obtidos traduzem o re-arranjo de seus postos de trabalho com redução do fluxo de material de acordo com a aproximação de postos com relações de afinidade. Essa alteração possibilitou uma melhor organização espacial dos postos de trabalho e um melhor controle da produção, através da separação natural dos lotes. A metodologia adotada pode ser utilizada como ferramenta de melhoria nos demais setores, tanto da própria empresa, como do mercado coureiro em geral.

Avaliação de um layout celular implementado : um estudo de caso em uma indústria de autopeças

Resumo não disponível.

Uma abordagem para projetos de layout industrial em sistemas de produção enxuta : um estudo de caso

Resumo não disponível.

Mudança de layout para melhoria de produtividade no setor de costura em uma indústria calçadista

Esta dissertação aborda a mudança entre os sistemas de linhas de produção para a manifatura celular nos setores de costura de uma empresa calçadista que atua principalmente no mercado exportador. O trabalho é baseado nos conceitos do Sistema Toyota de Produção (STP), e a motivação desta mudança foi a necessidade de melhorar os índices de desempenho dos setores de costura, principalmente sua produtividade, assim como buscar uma maior flexibilidade da força de trabalho. Neste trabalho são abordadas as modificações necessárias para a adaptação do novo sistema, uma comparação entre o desempenho das linhas de produção em relação às células de manufatura e uma pesquisa de opinião com os funcionários a respeito da mudança. Além dos ganhos de produtividade obtidos é importante salientar a satisfação das pessoas e a melhora do ambiente de trabalho que este novo sistema proporciona.

Influências da mudança de layout : uma análise das relações do indivíduo com o seu ambiente de trabalho

Contempla o estudo das relações entre o indivíduo e o seu ambiente de trabalho, realizada através de estudo conceitual sobre o tema, seguido da apresentação e análise de casos de implantação. de mudança no layout. O objetivo principal foi o de obter novas reflexões acerca da dimensão humana nas organizações, além de procurar contribuir com a construção de subsídios teóricos que permitam melhorar a qualidade dos elementos que compõem o espaço físico no qual o ser humano interage nas organizações. A dimensão humana é verificada como condição essencial ao direcionamento da pesquisa considerando sobretudo as necessidades, potencialidades e desejos do indivíduo - aqui visto como um ser integral e que está inserido em determinada cultura. Investigamos, ao final, as interações entre as pessoas e os espaços físicos nos quais desenvolvem o seu trabalho, nas suas implicações com os elementos deste ambiente, e com as atividades naquele espaço desenvolvidas

Otimização do layout de produção de um processo de pintura de ônibus

A aplicação de técnicas para o desenvolvimento de soluções para problemas existentes dentro dos setores produtivos tornam-se cada vez mais necessária, devido às constantes modificações tecnológicas, econômicas e sociais experimentadas pelas empresas. Dentre essas técnicas destaca-se o SLP (Systematic Layout Planning - Planejamento Sistemático de Layout), que traz resultados positivos na reestuturação de layouts fabris. No presente trabalho, apresentam-se diferentes opções de layouts, suas aplicações, vantagens e desvantagens, bem como sua utilização no contexto do SLP. Para tanto, realizou-se um estudo de caso utilizando o SLP Planejamento Sistemático de Layout em setor de pintura do ramo metal-mecânico. Os resultados obtidos revelam-se através do re-arranjo de postos de trabalho com redução no fluxo de linha de acordo com a aproximação de postos por afinidades e um melhor controle de produção, através de um melhor seqüênciamento da linha. Essa alteração também possibilitou uma melhor organização espacial dos pontos de trabalho e um incremento da capacidade produtiva dentro da empresa. A metologia adotada pode ser utilizada como ferramenta de melhoria nos demais setores, tanto da própria empresa, como de outras que se assemelham ao processo produtivo descrito neste estudo de caso.

Automatic layout generation of static CMOS circuits targeting delay and power

The evolution of integrated circuits technologies demands the development of new CAD tools. The traditional development of digital circuits at physical level is based in library of cells. These libraries of cells offer certain predictability of the electrical behavior of the design due to the previous characterization of the cells. Besides, different versions of each cell are required in such a way that delay and power consumption characteristics are taken into account, increasing the number of cells in a library. The automatic full custom layout generation is an alternative each time more important to cell based generation approaches. This strategy implements transistors and connections according patterns defined by algorithms. So, it is possible to implement any logic function avoiding the limitations of the library of cells. Tools of analysis and estimate must offer the predictability in automatic full custom layouts. These tools must be able to work with layout estimates and to generate information related to delay, power consumption and area occupation. This work includes the research of new methods of physical synthesis and the implementation of an automatic layout generation in which the cells are generated at the moment of the layout synthesis. The research investigates different strategies of elements disposition (transistors, contacts and connections) in a layout and their effects in the area occupation and circuit delay. The presented layout strategy applies delay optimization by the integration with a gate sizing technique. This is performed in such a way the folding method allows individual discrete sizing to transistors. The main characteristics of the proposed strategy are: power supply lines between rows, over the layout routing (channel routing is not used), circuit routing performed before layout generation and layout generation targeting delay reduction by the application of the sizing technique. The possibility to implement any logic function, without restrictions imposed by a library of cells, allows the circuit synthesis with optimization in the number of the transistors. This reduction in the number of transistors decreases the delay and power consumption, mainly the static power consumption in submicrometer circuits. Comparisons between the proposed strategy and other well-known methods are presented in such a way the proposed method is validated.

Sistemática para orientação do planejamento de layout com apoio de análise de decisão multicritério

A correta utilização do espaço físico de uma fábrica é fator importante para o seu bom funcionamento, já que estabelece a sua organização fundamental, bem como os padrões de fluxo de materiais e informações, com efeitos que se farão presentes no longo prazo. A fim de sistematizar um adequado planejamento de layout, métodos para planejamento do macro-espaço, como o SLP (Systematic Layout Planning – Planejamento Sistemático de Layout), podem auxiliar no desenvolvimento de alternativas de layout. Contudo, devido à geração de soluções sub-ótimas com benefícios e desvantagens diferentes, o processo decisório da melhor alternativa de layout torna-se crítico para garantir a eficiência e flexibilidade de empresas frente aos diferentes cenários de mercado. O objetivo principal desta dissertação é a utilização de ferramentas de apoio à decisão multicritério em sistemáticas de planejamento de layout. A metodologia de análise multicritério proposta foi colocada em prática na seleção de alternativas de layout em uma empresa do ramo automotivo, que necessita ampliar seu parque fabril de modo a possibilitar a incorporação de novos equipamentos e otimização do fluxo de materiais. Nove alternativas de macro-layout diferentes foram geradas sendo avaliada a melhor alternativa geral em relação a sete critérios de avaliação.

Uma análise de modelos quantitativos aplicados a solução de problemas de Plant - Layout

Este trabalho tem por objetivo reunir e analisar os modelos quantitativos mais comumente usados como suporte às atividades dos especialistas, responsáveis, nas empresas, pela consecução do melhor arranjo. Enfase especial é dispensada à análise dos modelos computacionais que, de fato, constitui a parte central da monografia. Não há qualquer pretensão de originalidade para os conceitos e para o material aqui apresentado.

New developmental stages for common marmosets (Callithrix jacchus) using mass and age variables obtained by K-means algorithm and self-organizing maps (SOM)

LEÃO, Adriano de Castro; DÓRIA NETO, Adrião Duarte; SOUSA, Maria Bernardete Cordeiro de. New developmental stages for common marmosets (Callithrix jacchus) using mass and age variables obtained by K-means algorithm and self-organizing maps (SOM). Computers in Biology and Medicine, v. 39, p. 853-859, 2009

Parallel Cyclostationarity-Exploiting Algorithm for Energy-Efficient Spectrum Sensing

The evolution of wireless communication systems leads to Dynamic Spectrum Allocation for Cognitive Radio, which requires reliable spectrum sensing techniques. Among the spectrum sensing methods proposed in the literature, those that exploit cyclostationary characteristics of radio signals are particularly suitable for communication environments with low signal-to-noise ratios, or with non-stationary noise. However, such methods have high computational complexity that directly raises the power consumption of devices which often have very stringent low-power requirements. We propose a strategy for cyclostationary spectrum sensing with reduced energy consumption. This strategy is based on the principle that p processors working at slower frequencies consume less power than a single processor for the same execution time. We devise a strict relation between the energy savings and common parallel system metrics. The results of simulations show that our strategy promises very significant savings in actual devices.