A clustering approach for vehicle routing problems with hard time windows

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Logica Computicional

A distributed platform for the volunteer execution of workflows on a local area network

Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Computer Science

Desenvolvimento de uma plataforma de informação para orçamentação de produtos únicos: aplicação na industria de cablagens

O desenvolvimento da tecnologia informática e de melhor hardware, proporcionou ao mercado de aplicações informáticas, um grande crescimento nas últimas décadas. Paralelamente, o aprofundamento e investigação das disciplinas de engenharia industrial, de novas filosofias e tipologias de produção, proporcionam ao mercado de sistemas de informação, uma panóplia de soluções abrangentes a todos os sectores e departamentos das organizações. Apesar da grande oferta, nem sempre existe viabilidade financeira das organizações para adquirirem e/ ou implementarem uma solução eficaz que responda às suas necessidades específicas. A presente dissertação, incide na melhoria do sistema de orçamentação do produto numa indústria de produtos únicos, através de uma plataforma de informação que permita reduzir o tempo de elaboração, melhorando a estimação do tempo de produção. As exigências do mercado em causa, influenciadas pela concorrência de países com mão-de-obra mais barata, prazos de resposta a orçamentos muito curtos e pequenas margens de negociação e lucro, implicam a necessidade de que sejam minimizadas ao máximo as atividades sem valor acrescentado, como o caso da orçamentação. Foi elaborada uma análise à empresa, ao produto - cablagem, às operações e seus recursos em estudo de caso. Após o levantamento das operações de produção executadas na empresa, reuniram-se os tempos referentes aos tempos de elaboração de cada operação, tendo sido estes utilizados para melhorar a estimativa do tempo de produção. A plataforma de informação foi desenvolvida seguindo o processo produtivo de cablagens, princípios de orçamentação e algumas funcionalidades referentes a ferramentas de apoio à produção, tais como, Product Data Management, Computer Aided Design, Bill-of-Material e Visual Aid’s. Estruturada consoante as necessidades da empresa e respeitando a vasta gama de Matérias- Primas intervenientes na produção, a ferramenta desenvolvida proporcionou a redução do tempo de orçamentação e melhoria na estimativa dos tempos de produção. Esta ferramenta é no entanto transversal e com pequenas alterações, poderá ser implementada em qualquer outra indústria de produtos únicos.

A domain specific language for domotic systems

To cope with modernity, the interesting of having a fully automated house has been increasing over the years, as technology evolves and as our lives become more stressful and overloaded. An automation system provides a way to simplify some daily tasks, allowing us to have more spare time to perform activities where we are really needed. There are some systems in this domain that try to implement these characteristics, but this kind of technology is at its early stages of evolution being that it is still far away of empowering the user with the desired control over a habitation. The reason is that the mentioned systems miss some important features such as adaptability, extension and evolution. These systems, developed from a bottom-up approach, are often tailored for programmers and domain experts, discarding most of the times the end users that remain with unfinished interfaces or products that they have difficulty to control. Moreover, complex behaviors are avoided, since they are extremely difficult to implement mostly due to the necessity of handling priorities, conflicts and device calibration. Besides, these solutions are only reachable at very high costs, yet they still have the limitation of being difficult to configure by non-technical people once in runtime operation. As a result, it is necessary to create a tool that allows the execution of several automated actions, with an interface that is easy to use but at the same time supports all the main features of this domain. It is also desirable that this tool is independent of the hardware so it can be reused, thus a Model Driven Development approach (MDD) is the ideal option, as it is a method that follows those principles. Since the automation domain has some very specific concepts, the use of models should be combined with a Domain Specific Language (DSL). With these two methods, it is possible to create a solution that is adapted to the end users, but also to domain experts and programmers due to the several levels of abstraction that can be added to diminish the complexity of use. The aim of this thesis is to design a Domain Specific Language (DSL) that uses the Model Driven Development approach (MDD), with the purpose of supporting Home Automation (HA) concepts. In this implementation, the development of simple and complex scenarios should be supported and will be one of the most important concerns. This DSL should also support other significant features in this domain, such as the ability to schedule tasks, which is something that is limited in the current existing solutions.

Simulação numérica da propagação e rebentação de ondas utilizando o código OpenFoam

Esta dissertação teve o intuito de validar o código numérico do OpenFoam para problemas na área da hidrodinâmica e propagação de ondas. Para a geração de ondas através do código numérico recorreu-se ao solver Waves2Foam, uma ferramenta do OpenFoam baseada no InterFoam, solver baseado no método VoF (Volume of fluid) com a implementação de zonas de relaxamento para a geração e dissipação da energia das ondas. Os casos simulados nesta dissertação tiveram o objectivo de testar a ferramenta para diferentes condições de propagação de ondas e diferentes teorias. Assim é apresentado um caso bidimensional com fundo horizontal e profundidade considerada infinita e outro bidimensional com fundo variável de forma a verificar a ocorrência ou não de rebentação, ambos para ondas regulares de primeira ordem ou ondas de Airy. Além dos casos bidimensionais também são apresentados dois casos tridimensionais com fundo variável, para ondas regulares e bicromáticas e em situação com e sem rebentação. Tanto o caso bidimensional de profundidade variável como o primeiro caso tridimensional foram baseados em ensaios e dados experimentais realizados num canal de profundidade variável para ondas regulares em situação com e sem rebentação. O segundo caso tridimensional também foi baseado em ensaios experimentais no mesmo canal de fundo variável para ondas geradas bicromáticas em situação com e sem rebentação. Através das simulações realizadas pode-se concluir que para casos de propagação de ondas sem rebentação o solver Waves2Foam obtém bons resultados. Já nos casos com rebentação os resultados apresentam alguma discrepância devida à não utilização de modelos de turbulência. No geral, o código numérico do OpenFoam dá bons resultados para resolver problemas de hidrodinâmica através de ondas regulares e de ondas bicromáticas.

Bits, Atoms, and Information Sharing: new opportunities for participation

The particular characteristics and affordances of technologies play a significant role in human experience by defining the realm of possibilities available to individuals and societies. Some technological configurations, such as the Internet, facilitate peer-to-peer communication and participatory behaviors. Others, like television broadcasting, tend to encourage centralization of creative processes and unidirectional communication. In other instances still, the affordances of technologies can be further constrained by social practices. That is the case, for example, of radio which, although technically allowing peer-to-peer communication, has effectively been converted into a broadcast medium through the legislation of the airwaves. How technologies acquire particular properties, meanings and uses, and who is involved in those decisions are the broader questions explored here. Although a long line of thought maintains that technologies evolve according to the logic of scientific rationality, recent studies demonstrated that technologies are, in fact, primarily shaped by social forces in specific historical contexts. In this view, adopted here, there is no one best way to design a technological artifact or system; the selection between alternative designs—which determine the affordances of each technology—is made by social actors according to their particular values, assumptions and goals. Thus, the arrangement of technical elements in any technological artifact is configured to conform to the views and interests of those involved in its development. Understanding how technologies assume particular shapes, who is involved in these decisions and how, in turn, they propitiate particular behaviors and modes of organization but not others, requires understanding the contexts in which they are developed. It is argued here that, throughout the last century, two distinct approaches to the development and dissemination of technologies have coexisted. In each of these models, based on fundamentally different ethoi, technologies are developed through different processes and by different participants—and therefore tend to assume different shapes and offer different possibilities. In the first of these approaches, the dominant model in Western societies, technologies are typically developed by firms, manufactured in large factories, and subsequently disseminated to the rest of the population for consumption. In this centralized model, the role of users is limited to selecting from the alternatives presented by professional producers. Thus, according to this approach, the technologies that are now so deeply woven into human experience, are primarily shaped by a relatively small number of producers. In recent years, however, a group of three interconnected interest groups—the makers, hackerspaces, and open source hardware communities—have increasingly challenged this dominant model by enacting an alternative approach in which technologies are both individually transformed and collectively shaped. Through a in-depth analysis of these phenomena, their practices and ethos, it is argued here that the distributed approach practiced by these communities offers a practical path towards a democratization of the technosphere by: 1) demystifying technologies, 2) providing the public with the tools and knowledge necessary to understand and shape technologies, and 3) encouraging citizen participation in the development of technologies.

Modulation of electrical stimulation applied to human physiology and clinical diagnostic

The use, manipulation and application of electrical currents, as a controlled interference mechanism in the human body system, is currently a strong source of motivation to researchers in areas such as clinical, sports, neuroscience, amongst others. In electrical stimulation (ES), the current applied to tissue is traditionally controlled concerning stimulation amplitude, frequency and pulse-width. The main drawbacks of the transcutaneous ES are the rapid fatigue induction and the high discomfort induced by the non-selective activation of nervous fibers. There are, however, electrophysiological parameters whose response, like the response to different stimulation waveforms, polarity or a personalized charge control, is still unknown. The study of the following questions is of great importance: What is the physiological effect of the electric pulse parametrization concerning charge, waveform and polarity? Does the effect change with the clinical condition of the subjects? The parametrization influence on muscle recruitment can retard fatigue onset? Can parametrization enable fiber selectivity, optimizing the motor fibers recruitment rather than the nervous fibers, reducing contraction discomfort? Current hardware solutions lack flexibility at the level of stimulation control and physiological response assessment. To answer these questions, a miniaturized, portable and wireless controlled device with ES functions and full integration with a generic biosignals acquisition platform has been created. Hardware was also developed to provide complete freedom for controlling the applied current with respect to the waveform, polarity, frequency, amplitude, pulse-width and duration. The impact of the methodologies developed is successfully applied and evaluated in the contexts of fundamental electrophysiology, psycho-motor rehabilitation and neuromuscular disorders diagnosis. This PhD project was carried out in the Physics Department of Faculty of Sciences and Technology (FCT-UNL), in straight collaboration with PLUX - Wireless Biosignals S.A. company and co-funded by the Foundation for Science and Technology.

Estudo numérico do fenómeno de vibração induzida por vórtices num cilindro com 1 grau de liberdade em OpenFoam

Esta dissertação tem o intuito de validar o código numérico OpenFoam para problemas de fenómeno de vibração induzida por desprendimento de vórtices num cilindro circular com um grau de liberdade transversal ao escoamento. Na primeira parte é simulado o escoamento em torno de um cilindro circular fixo, e na segunda parte o escoamento em torno do cilindro oscilatório. O número de Reynolds é 200 para todas as simulações e o movimento do cilindro é descrito segundo um sistema massa-mola e massa-mola-amortecedor. Para o movimento do cilindro utilizou-se o solver sixDoFRigidDisplacement e para a resolução de problemas de malha móvel o solver displacementLaplacian. O código numérico utilizado para o caso do cilindro fixo foi pimpleFoam e para o caso do cilindro oscilatório o pimpleDyMFoam. As simulações foram feitas através da resolução das equações de Navier-Stokes num domínio computacional bidimensional. Na simulação do escoamento em redor do cilindro fixo, os coeficientes de arrasto e sustentação e o número de Strouhal foram calculados e comparados com resultados da literatura. Os resultados estão próximos da realidade, no entanto observa-se que a dimensão da malha é muito importante para a precisão dos mesmos. Na simulação do escoamento em torno do cilindro oscilatório foram calculados os coeficientes de arrasto e sustentação e deslocamento do cilindro, para os sistemas massa-mola e massa-mola-amortecedor. Para os dois sistemas foi apresentada e comparada a evolução destes resultados em função da velocidade reduzida e por fim foram comparados. Observa-se que o fator de amortecimento afeta as respostas do cilindro, dependo da velocidade reduzida. Os resultados obtidos em ambos os estudos foram satisfatórios e conclui-se que o código OpenFoam é uma boa ferramenta para resolver problemas com o fenómeno de vibração induzida por vórtices.

Augmenting spaces and creating interactive experiences using video camera networks

This research addresses the problem of creating interactive experiences to encourage people to explore spaces. Besides the obvious spaces to visit, such as museums or art galleries, spaces that people visit can be, for example, a supermarket or a restaurant. As technology evolves, people become more demanding in the way they use it and expect better forms of interaction with the space that surrounds them. Interaction with the space allows information to be transmitted to the visitors in a friendly way, leading visitors to explore it and gain knowledge. Systems to provide better experiences while exploring spaces demand hardware and software that is not in the reach of every space owner either because of the cost or inconvenience of the installation, that can damage artefacts or the space environment. We propose a system adaptable to the spaces, that uses a video camera network and a wi-fi network present at the space (or that can be installed) to provide means to support interactive experiences using the visitor’s mobile device. The system is composed of an infrastructure (called vuSpot), a language grammar used to describe interactions at a space (called XploreDescription), a visual tool used to design interactive experiences (called XploreBuilder) and a tool used to create interactive experiences (called urSpace). By using XploreBuilder, a tool built of top of vuSpot, a user with little or no experience in programming can define a space and design interactive experiences. This tool generates a description of the space and of the interactions at that space (that complies with the XploreDescription grammar). These descriptions can be given to urSpace, another tool built of top of vuSpot, that creates the interactive experience application. With this system we explore new forms of interaction and use mobile devices and pico projectors to deliver additional information to the users leading to the creation of interactive experiences. The several components are presented as well as the results of the respective user tests, which were positive. The design and implementation becomes cheaper, faster, more flexible and, since it does not depend on the knowledge of a programming language, accessible for the general public.

Projecto de criação de metodologia de análise da Usabilidade para selecção de plataforma SaaS de Gestão de Projectos online CATCH, Global Marketing

O aparecimento de soluções de software baseadas na Cloud vieram democratizar o acesso a aplicações de suporte à actividade empresarial, permitindo a micro e pequenas empresas aceder a ferramentas que outrora apenas as grandes empresas poderiam financiar, dada a introdução de novas formas de pagamento mensais com base em contratos flexíveis, acesso via internet e ausência de instalação de hardware específico ou compra de licenças por utilizador – a verdadeira utilização de software como um serviço, vulgo SaaS (Software as a Service). As aplicações de tipo SaaS aportam inúmeros benefícios para as empresas e mesmo vantagens competitivas importantes, estando disponíveis soluções em diversas áreas, nomeadamente para a Gestão de Projectos, como ferramentas de CRM (Customer Relationship Management) e CMS (Content Management System), entre outros. Assim, as empresas de Marketing e Comunicação, caso da empresa em que se centra este Projecto, têm hoje em dia acesso a um conjunto de aplicações SaaS, que pelo seu custo acessível e fácil acesso online, permitem às empresas mais pequenas serem rapidamente tão competitivas quanto as maiores, por norma com processos mais pesados e tradicionais. Adicionalmente, assistimos também ao fenómeno da consumerização das TI, em que os consumidores passam a querer ter o mesmo tipo de User Experience (UX) de que usufruem na utilização de aplicações fora do seu trabalho, aplicadas à vida empresarial. Este Projecto argumenta que a Usabilidade deve ser um dos elementos chave para a selecção correcta de uma aplicação online de Gestão de Projectos (do tipo SaaS), algo que deveria ser facilitado pela aplicação de uma metodologia de teste da Usabilidade, disponível numa plataforma online de acesso livre. A metodologia deverá ser eficaz e passível de ser utilizada por colaboradores de uma micro ou pequena empresa, apoiando o seu processo decisório de investimento, sendo eles especialistas ou não na matéria. A metodologia proposta neste projecto exploratório pressupõe uma complementaridade entre a avaliação Heurística de Usabilidade pelo método de Nielsen e o Método de Purdue - Purdue Usability Testing Questionnaire (PUTQ).

Satisfação dos utilizadores de sistemas de informação e documentação de enfermagem em suporte eletrónico no Centro Hospitalar Lisboa Norte, E.P.E.

RESUMO - Os registos de enfermagem no Centro Hospitalar Lisboa Norte, E.P.E. (CHLN) são feitos em suporte de papel ou através de sistemas de informação (SI) próprios de cada serviço, com a utilização de várias aplicações como o Alert, Picis, etc. Esta diversidade gera alguns constrangimentos em termos de fluxo de informação, em virtude da falta de interoperabilidade dos respetivos sistemas. Esta realidade pode ter impactos na área da qualidade e segurança do utente, com a possibilidade de ocorrência de erros e/ou eventos adversos. Podem ainda ser notórios na área da privacidade e confidencialidade dos dados clínicos, na tomada de decisão, na gestão clínica e financeira e na produção de informação útil para a investigação científica. No CHLN está em curso a implementação de um SI capaz de dar resposta aos registos de enfermagem, integrados num registo de saúde eletrónico focado no utente que obedece à metodologia do processo de enfermagem e utiliza a linguagem codificada da Classificação Internacional para a Prática de Enfermagem (CIPE). Com o desenvolvimento desta investigação, devidamente autorizada pelo Conselho de Administração do CHLN, pretendeu-se dar resposta à pergunta de partida:  Estarão os enfermeiros, utilizadores do Desktop de Enfermagem do CHLN, satisfeitos com esse sistema de informação? Com esse propósito, foi elaborada uma abordagem exploratória com recurso a pesquisa bibliográfica sobre os sistemas de informação de enfermagem e a sua avaliação, com base no “Modelo de Sucesso dos Sistemas de Informação de DeLone e McLean”, tendo sido desenvolvido um estudo de caso com uma abordagem quantitativa, mediante a aplicação de um inquérito por questionário aos 262 enfermeiros do CHLN, nos serviços onde já utilizavam o referido SI, entre maio e junho de 2014, com uma taxa de resposta de 84%. Os resultados da aplicação do questionário, objeto de análise estatística univariada e bivariada com recurso a procedimentos descritivos e inferenciais, visando a produção de sínteses dirigidas aos objetivos do estudo, permitiram caracterizar o nível de satisfação dos enfermeiros, enquanto utilizadores do “desktop de enfermagem”, suportados por Tecnologias de Informação e Comunicação. Na escala utilizada (de 1 a 5), o nível médio de satisfação global (2,78) foi ligeiramente inferior ao seu ponto médio (3). No entanto, a maioria dos inquiridos (81,5%) não pretende abandonar o SI que utilizam. Os resultados obtidos permitem demonstrar que a satisfação dos enfermeiros face à implementação e utilização do SIE se trata de uma estratégia bem sucedida do CHLN, ainda que haja áreas onde foram evidenciados menores níveis de satisfação, tais como a “velocidade de processamento”, o “equipamento informático” e o “apoio técnico”, que podem ser alvo de uma maior atenção e reflexão pela gestão de topo, numa estratégia de melhoria contínua da qualidade, com importantes benefícios para a governação da instituição, para os profissionais e para os utentes, no futuro.

Sistema de gestão de energia renovável para autoconsumo

A procura crescente de energia ao longo do tempo, e também o seu custo, tem estimulado a procura de novas formas de geração ou aproveitamento energético, donde se pode destacar a geração de energia eléctrica para autoconsumo. À semelhança de já muitos países aderentes aos sistemas de autoconsumo, Portugal também já tem legislação que permite a utilização deste tipo de sistemas através de Unidades de Produção para Autoconsumo (UPAC). Este tipo de sistemas trazem consigo vantagens tanto para o produtor, que produz a sua própria energia e assim poderá ter algum retorno financeiro, como também para a rede eléctrica nacional (RESP) que, mercê da disponibilidade de mais fontes de energia, tem a possibilidade de ficar menos sobrecarregada em períodos de ponta. Com o intuito de aproveitar ao máximo a energia produzida para autoconsumo e evitar estar a utilizar energia da rede em períodos em que a energia produzida não consegue dar resposta à procura, este trabalho propõe-se a optimizar os níveis de autoconsumo destes sistemas, que no geral apresentam valores entre os 20% e 40% anuais no sector residencial. Deste modo, e de acordo com o que é definido por Demand-Side Management (DSM) será desenvolvido neste trabalho de dissertação um projecto deste tipo, que consiste na monitorização e gestão da energia produzida numa habitação ou indústria. O desenvolvimento deste projecto assenta na criação de um sistema de autoconsumo, constituído por um painel fotovoltaico, sensores, actuadores e uma carga, assim como hardware que permitirá monitorizar, de forma remota, as condições de funcionamento do sistema e fazer a gestão de energia do mesmo, de forma remota, recorrendo para isso às tecnologias de Informação e Comunicação. As aplicações de software responsáveis por essa gestão serão desenvolvidas com recurso à linguagem JAVA e Arduino Programming Language. Será utilizado um módulo Wi-Fi que permitirá a troca de dados entre Cliente (Arduino UNO com Microchip RN-171-XV) e Servidor (Aplicação em JAVA presente num computador). No final serão analisados os levantamentos de energia produzida e avaliado se o controlo de cargas é feito consoante as melhores condições de aproveitamento da energia produzida.

On-board electric vehicle battery charger with enhanced V2H operation mode

This paper proposes an on-board Electric Vehicle (EV) battery charger with enhanced Vehicle-to-Home (V2H) operation mode. For such purpose was adapted an on-board bidirectional battery charger prototype to allow the Grid-to-Vehicle (G2V), Vehicle-to-Grid (V2G) and V2H operation modes. Along the paper are presented the hardware topology and the control algorithms of this battery charger. The idea underlying to this paper is the operation of the on-board bidirectional battery charger as an energy backup system when occurs a power outages. For detecting the power outage were compared two strategies, one based on the half-cycle rms calculation of the power grid voltage, and another in the determination of the rms value based in a Kalman filter. The experimental results were obtained considering the on-board EV battery charger under the G2V, V2G, and V2H operation modes. The results show that the power outage detection is faster using a Kalman filter, up to 90% than the other strategy. This also enables a faster transition between operation modes when a power outage occurs.

Pensar, testar, opinar e construir: a resolução de problemas no jardim de infância e primeiro ciclo

Relatório de estágio de mestrado em Educação Pré-Escolar e Ensino do 1.º Ciclo do Ensino Básico

Spectrum-based energy leak localization

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática