Tolerância a falhas em sistemas de tempo-real distribuídos e embebidos

Este documento descreve um modelo de tolerância a falhas para sistemas de tempo-real distribuídos. A sugestão deste modelo tem como propósito a apresentação de uma solu-ção fiável, flexível e adaptável às necessidades dos sistemas de tempo-real distribuídos. A tolerância a falhas é um aspeto extremamente importante na construção de sistemas de tempo-real e a sua aplicação traz inúmeros benefícios. Um design orientado para a to-lerância a falhas contribui para um melhor desempenho do sistema através do melhora-mento de aspetos chave como a segurança, a confiabilidade e a disponibilidade dos sis-temas. O trabalho desenvolvido centra-se na prevenção, deteção e tolerância a falhas de tipo ló-gicas (software) e físicas (hardware) e assenta numa arquitetura maioritariamente basea-da no tempo, conjugada com técnicas de redundância. O modelo preocupa-se com a efi-ciência e os custos de execução. Para isso utilizam-se também técnicas tradicionais de to-lerância a falhas, como a redundância e a migração, no sentido de não prejudicar o tempo de execução do serviço, ou seja, diminuindo o tempo de recuperação das réplicas, em ca-so de ocorrência de falhas. Neste trabalho são propostas heurísticas de baixa complexida-de para tempo-de-execução, a fim de se determinar para onde replicar os componentes que constituem o software de tempo-real e de negociá-los num mecanismo de coordena-ção por licitações. Este trabalho adapta e estende alguns algoritmos que fornecem solu-ções ainda que interrompidos. Estes algoritmos são referidos em trabalhos de investiga-ção relacionados, e são utilizados para formação de coligações entre nós coadjuvantes. O modelo proposto colmata as falhas através de técnicas de replicação ativa, tanto virtual como física, com blocos de execução concorrentes. Tenta-se melhorar ou manter a sua qualidade produzida, praticamente sem introduzir overhead de informação significativo no sistema. O modelo certifica-se que as máquinas escolhidas, para as quais os agentes migrarão, melhoram iterativamente os níveis de qualidade de serviço fornecida aos com-ponentes, em função das disponibilidades das respetivas máquinas. Caso a nova configu-ração de qualidade seja rentável para a qualidade geral do serviço, é feito um esforço no sentido de receber novos componentes em detrimento da qualidade dos já hospedados localmente. Os nós que cooperam na coligação maximizam o número de execuções para-lelas entre componentes paralelos que compõem o serviço, com o intuito de reduzir atra-sos de execução. O desenvolvimento desta tese conduziu ao modelo proposto e aos resultados apresenta-dos e foi genuinamente suportado por levantamentos bibliográficos de trabalhos de in-vestigação e desenvolvimento, literaturas e preliminares matemáticos. O trabalho tem também como base uma lista de referências bibliográficas.

An agent-based evolutionary approach for manufacturing system layout design

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Efeitos imediatos da técnica de mobilização com movimento aplicada na articulação tíbio-peroneal inferior na amplitude de dorsiflexão em indíviduos com história de entorse do tornozelo

RESUMO: A entorse do tornozelo é uma das lesões músculo-esqueléticas mais comuns. A limitação da amplitude de dorsiflexão tem sido demonstrada como uma das consequências desta lesão, bem como um dos factores contribuintes para a recorrência. Vários estudos têm demonstrado que o membro lesado de indivíduos com história de entorse, apresenta uma falha posicional anterior do peróneo. Um estudo realizado em cadáveres revelou que um deslizamento póstero-superior ao nível da articulação tibioperoneal inferior pode contribuir para aumentar a amplitude de dorsiflexão. Está descrita uma técnica de terapia manual que realiza o deslizamento póstero-superior do maléolo lateral associada ao movimento activo de flexão dorsal (MWM). No entanto, não existe, até à data, nenhum estudo que investigue a efectividade desta MWM em indivíduos com limitação da FD e história de entorse unilateral do tornozelo. Desenho de estudo: Ensaio clínico aleatorizado e controlado por placebo, duplamente cego. Objectivos: Avaliar os efeitos imediatos da MWM na articulação tibio-peroneal inferior na amplitude de flexão dorsal e no deslizamento posterior do astrágalo em indivíduos com história de entorse unilateral do tornozelo e limitação da flexão dorsal. O protocolo experimental foi aplicado uma única vez e os seus efeitos comparados com uma intervenção placebo. Metodologia: Uma amostra de 30 indivíduos com história de entorse unilateral e limitação da amplitude de flexão dorsal foi aleatoriamente distribuído por dois grupos: grupo MWM e grupo placebo. Foram avaliados o deslizamento posterior do astrágalo e a avaliação da amplitude de flexão dorsal em carga. As avaliações foram realizadas imediatamente antes e após a intervenção. Resultados: Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos na avaliação inicial (baseline). A realização da one-way ANCOVA revelou que, imediatamente após a intervenção, se verificou um aumento na amplitude de flexão dorsal no grupo MWM (aumento de 1.37 cm (DP, 0.97) significativamente superior ao grupo placebo (diminuição de 0.15cm (DP, 0.63) (P<.001). O deslizamento posterior do astrágalo aumentou 1.51º (DP, 1.77) no grupo MWM, no entanto este aumento não foi significativamente superior ao aumento de 0.76º (DP, 1.26) do grupo placebo (P=.113). Conclusão: Os resultados sugerem que a MWM na articulação tibioperoneal inferior produziram um efeito significativo na amplitude de flexão dorsal embora o mesmo não se tenha verificado no deslizamento posterior do astrágalo. Estes resultados fornecem evidência preliminar para a efectividade da MWM como intervenção em indivíduos com história de entorse unilateral e limitação da amplitude de flexão dorsal.---------------ABSTRACT:Background: Ankle sprains are one of the most common musculo-skeletal injuries. Impaired dorsiflexion range of motion has been shown to be one of the consequences of this injury, as well as one of the contributing factors to recurrence. Several studies have shown the presence of an anterior positional fault of the fibula in injuried ankles. A cadaveric study revealed that a posterosuperior glide of the distal tibiofibular may contribute to improve dorsiflexion. There is a manual therapy technique which provides a posterosuperior glide of the lateral malleolus combined with dorsiflexion active movement (MWM). However, there was no study, until now, that investigated the effectiveness of this MWM in individuals with impaired dorsiflexion and history of unilateral ankle sprain. Design: Double-blind randomized placebo controlled trial. Objectives: To determine the immediate effects of a distal tibiofibular MWM in ankle dorsiflexion and talar posterior glide in patients with history of unilateral ankle sprain and limitation of dorsiflexion. The treatment technique was used as a single treatment against a placebo group. Methods: A sample of 30 subjects with a history of unilateral ankle sprain and limitation of dorsiflexion were randomized into two groups: distal tibiofibular MWM or a placebo group. The outcome measures used in this study were the posterior talar glide and weight-bearing (WB) ankle dorsiflexion range of motion. The measures were taken before and immediately after the intervention. Results: No significant differences were found in baseline measures between groups. A one-way ANCOVA revealed that, immediately after the intervention, there was an improvement in ankle dorsiflexion in the MWM group (increase of 1.37 cm (SD, 0.97) significantly superior to the placebo group (decrease of 0.15cm (SD, 0.63) (P<.001). Posterior talar glide increased by 1.51º (SD, 1.77) for the MWM group, which was more than 0.76º (SD, 1.25) for the placebo intervention although there wasn’t a significant difference between groups (P=.113). Conclusion: This investigation’s findings suggest that an inferior tibio-fibular MWM produced a significant effect on WB dorsiflexion range of motion and posterior talar glide. These results provide preliminary evidence for the efficacy of mobilisations with movement in the management of individuals with history of unilateral ankle sprain and limitation of dorsiflexion.

Deteção e previsão de falhas em equipamentos de produção industrial

As empresas nacionais deparam-se com a necessidade de responder ao mercado com uma grande variedade de produtos, pequenas séries e prazos de entrega reduzidos. A competitividade das empresas num mercado global depende assim da sua eficiência, da sua flexibilidade, da qualidade dos seus produtos e de custos reduzidos. Para se atingirem estes objetivos é necessário desenvolverem-se estratégias e planos de ação que envolvem os equipamentos produtivos, incluindo: a criação de novos equipamentos complexos e mais fiáveis, alteração dos equipamentos existentes modernizando-os de forma a responderem às necessidades atuais e a aumentar a sua disponibilidade e produtividade; e implementação de políticas de manutenção mais assertiva e focada no objetivo de “zero avarias”, como é o caso da manutenção preditiva. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho consiste na previsão do instante temporal ótimo da manutenção de um equipamento industrial – um refinador da fábrica de Mangualde da empresa Sonae Industria, que se encontra em funcionamento contínuo 24 horas por dia, 365 dias por ano. Para o efeito são utilizadas medidas de sensores que monitorizam continuamente o estado do refinador. A principal operação de manutenção deste equipamento é a substituição de dois discos metálicos do seu principal componente – o desfibrador. Consequentemente, o sensor do refinador analisado com maior detalhe é o sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador. Os modelos ARIMA consistem numa abordagem estatística avançada para previsão de séries temporais. Baseados na descrição da autocorrelação dos dados, estes modelos descrevem uma série temporal como função dos seus valores passados. Neste trabalho, a metodologia ARIMA é utilizada para determinar um modelo que efetua uma previsão dos valores futuros do sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador, determinando-se assim o momento ótimo da sua substituição e evitando paragens forçadas de produção por ocorrência de uma falha por desgaste dos discos. Os resultados obtidos neste trabalho constituem uma contribuição científica importante para a área da manutenção preditiva e deteção de falhas em equipamentos industriais.

Análise do comportamento dos aerogeradores em situação de anomalia

Actualmente, a utilização de recursos energéticos renováveis é encarada como vital para se alcançar um desenvolvimento sustentável. Dentro destas, a energia eólica apresenta-se como uma das mais sustentáveis e, por isso, teve uma evolução exponencial nos últimos anos. No entanto, apesar da sua maturidade, esta tecnologia apresenta problemas e desafios. As turbinas eólicas apresentam uma elevada taxa de avarias em alguns componentes, nomeadamente a caixa de engrenagens, o gerador eléctrico e as pás. Os tempos de paragem associados às avarias e à sua reparação provocam grandes prejuízos. De modo a evitar as falhas e a permitir a redução dos custos durante o ciclo de vida das turbinas eólicas, existe a necessidade de optimizar as estratégias de manutenção, de forma a maximizar o retorno do investimento nos parques eólicos. Os aerogeradores mais recentes possuem sistemas de monitorização que permitem monitorizar todos os equipamentos constituintes da máquina, possibilitando um acompanhamento mais próximo do real estado de funcionamento dos equipamentos. A monitorização online permite que se reduza a possibilidade de acontecimento de uma falha grave. Este trabalho de investigação analisa as avarias associadas a um dos equipamentos mais importante das turbinas eólicas, a caixa de engrenagens, tendo sido identificadas as principais grandezas que podem ser utilizadas para a previsão de avarias. Este equipamento é crítico dado que origina um dos maiores tempos de indisponibilidade por falha. O resultado das análises efectuadas ao comportamento da caixa de engrenagens perante uma avaria demonstrou que é possível prevê-las. Esta informação é de extrema importância, pois permite um escalonamento eficiente da manutenção e a adopção das estratégias de reparação mais convenientes.

Real-Time Application Mapping for Many-Cores Using a Limited Migrative Model

Many-core platforms are an emerging technology in the real-time embedded domain. These devices offer various options for power savings, cost reductions and contribute to the overall system flexibility, however, issues such as unpredictability, scalability and analysis pessimism are serious challenges to their integration into the aforementioned area. The focus of this work is on many-core platforms using a limited migrative model (LMM). LMM is an approach based on the fundamental concepts of the multi-kernel paradigm, which is a promising step towards scalable and predictable many-cores. In this work, we formulate the problem of real-time application mapping on a many-core platform using LMM, and propose a three-stage method to solve it. An extended version of the existing analysis is used to assure that derived mappings (i) guarantee the fulfilment of timing constraints posed on worst-case communication delays of individual applications, and (ii) provide an environment to perform load balancing for e.g. energy/thermal management, fault tolerance and/or performance reasons.

A Novel Run-Time Monitoring Architecture for Safe and Efficient Inline Monitoring

20th International Conference on Reliable Software Technologies - Ada-Europe 2015 (Ada-Europe 2015), Madrid, Spain.

An automated maneuver control framework for a remotely operated vehicle

OCEANS, 2001. MTS/IEEE Conference and Exhibition (Volume:2 )

Melhoria do Processo Produtivo da Pietec Através das Ferramentas Kaizen

Esta Tese de Mestrado foi realizada na empresa Pietec Cortiças S.A.. A empresa Pietec Cortiças S.A. é a unidade industrial responsável pela produção de rolhas técnicas de cortiça do Grupo Piedade. O objetivo desta tese prende-se com a melhoria do processo produtivo de uma das suas secções, a secção da Marcação. Esta secção é responsável pela marcação da superfície da rolha, pela aplicação do tratamento de superfície e pelo embalamento das rolhas. A otimização do processo da secção de Marcação, na qualidade de última secção do processo produtivo, permitirá à empresa obter vantagens competitivas. De forma a atingir o objetivo proposto, foi realizado um levantamento exaustivo do processo produtivo e das respetivas operações. Esta análise permitiu a identificação dos possíveis pontos de desperdício, a sua avaliação e a definição de possíveis melhorias que visam o aumento de produtividade e a redução do número de produtos não conformes. Uma vez identificados os pontos críticos do processo, procedeu-se à definição das ações de melhoria a implementar de forma a melhorar o processo produtivo. As ações tomadas assentam na filosofia Lean e nos seus princípios, utilizando-se algumas das ferramentas desta filosofia para concretizar os objetivos traçados. A ferramenta de análise Plan-Do-Check-Act (PDCA) foi a ferramenta base do projeto, acompanhando na elaboração do plano de ação, na implementação das ferramentas 5S e Single Minute Exchange of Die (SMED), na verificação dos resultados e no plano de manutenção das melhorias alcançadas. Após a implementação das medidas definidas no processo de marcação da superfície das rolhas, foi mensurada uma melhoria de 23 % no tempo médio de setup da máquina de marcação. Esta melhoria global foi alcançada através de intervenções no processo de vazamento do circuito da máquina de marcação, no procedimento de armazenamento dos moldes de marcação e na alteração dos mecanismos de ajuste da máquina de marcar e de orientar. No processo de embalamento das rolhas, as medidas implementadas produziram um aumento de 1,7 % no número de rolhas produzidas e uma redução do número de rolhas não conformes de 3,6 %. Os resultados obtidos no projeto demonstram que é possível continuar a melhorar o estado atual dos processos. Constatou-se ainda que, com a adoção de ferramentas de análise e de proposta de melhoria adequadas, é possível atuar sobre os processos e obter melhorias a curto prazo, sem que para isso seja necessário efetuar grandes investimentos.

Run-time Monitoring Architecture for RealTime Systems

Presented at INForum - Simpósio de Informática (INFORUM 2015). 7 to 8, Sep, 2015. Portugal.

SHõWA: A Self-healing Framework for Web-based Applications

The complexity of systems is considered an obstacle to the progress of the IT industry. Autonomic computing is presented as the alternative to cope with the growing complexity. It is a holistic approach, in which the systems are able to configure, heal, optimize, and protect by themselves. Web-based applications are an example of systems where the complexity is high. The number of components, their interoperability, and workload variations are factors that may lead to performance failures or unavailability scenarios. The occurrence of these scenarios affects the revenue and reputation of businesses that rely on these types of applications. In this article, we present a self-healing framework for Web-based applications (SHõWA). SHõWA is composed by several modules, which monitor the application, analyze the data to detect and pinpoint anomalies, and execute recovery actions autonomously. The monitoring is done by a small aspect-oriented programming agent. This agent does not require changes to the application source code and includes adaptive and selective algorithms to regulate the level of monitoring. The anomalies are detected and pinpointed by means of statistical correlation. The data analysis detects changes in the server response time and analyzes if those changes are correlated with the workload or are due to a performance anomaly. In the presence of per- formance anomalies, the data analysis pinpoints the anomaly. Upon the pinpointing of anomalies, SHõWA executes a recovery procedure. We also present a study about the detection and localization of anomalies, the accuracy of the data analysis, and the performance impact induced by SHõWA. Two benchmarking applications, exercised through dynamic workloads, and different types of anomaly were considered in the study. The results reveal that (1) the capacity of SHõWA to detect and pinpoint anomalies while the number of end users affected is low; (2) SHõWA was able to detect anomalies without raising any false alarm; and (3) SHõWA does not induce a significant performance overhead (throughput was affected in less than 1%, and the response time delay was no more than 2 milliseconds).

Key-CRDT stores

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

O Futuro dos Centros de Dados

Atualmente, as Tecnologias de Informação (TI) são cada vez mais vitais dentro das organizações. As TI são o motor de suporte do negócio. Para grande parte das organizações, o funcionamento e desenvolvimento das TI têm como base infraestruturas dedicadas (internas ou externas) denominadas por Centro de Dados (CD). Nestas infraestruturas estão concentrados os equipamentos de processamento e armazenamento de dados de uma organização, por isso, são e serão cada vez mais desafiadas relativamente a diversos fatores tais como a escalabilidade, disponibilidade, tolerância à falha, desempenho, recursos disponíveis ou disponibilizados, segurança, eficiência energética e inevitavelmente os custos associados. Com o aparecimento das tecnologias baseadas em computação em nuvem e virtualização, abrese todo um leque de novas formas de endereçar os desafios anteriormente descritos. Perante este novo paradigma, surgem novas oportunidades de consolidação dos CD que podem representar novos desafios para os gestores de CD. Por isso, é no mínimo irrealista para as organizações simplesmente eliminarem os CD ou transforma-los segundo os mais altos padrões de qualidade. As organizações devem otimizar os seus CD, contudo um projeto eficiente desta natureza, com capacidade para suportar as necessidades impostas pelo mercado, necessidades dos negócios e a velocidade da evolução tecnológica, exigem soluções complexas e dispendiosas tanto para a sua implementação como a sua gestão. É neste âmbito que surge o presente trabalho. Com o objetivo de estudar os CD inicia-se um estudo sobre esta temática, onde é detalhado o seu conceito, evolução histórica, a sua topologia, arquitetura e normas existentes que regem os mesmos. Posteriormente o estudo detalha algumas das principais tendências condicionadoras do futuro dos CD. Explorando o conhecimento teórico resultante do estudo anterior, desenvolve-se uma metodologia de avaliação dos CD baseado em critérios de decisão. O estudo culmina com uma análise sobre uma nova solução tecnológica e a avaliação de três possíveis cenários de implementação: a primeira baseada na manutenção do atual CD; a segunda baseada na implementação da nova solução em outro CD em regime de hosting externo; e finalmente a terceira baseada numa implementação em regime de IaaS.

Exoneração do Passivo Restante

A atual crise económica determinou um aumento significativo de casos de insolvência de pessoas singulares, uma vez que as famílias, para verem satisfeitas as suas necessidades, recorrem, por vezes em demasia, a instituições de crédito, o que leva ao seu sobreendividamento. Deste modo, o processo de insolvência pode ser o último recurso para as pessoas singulares resolverem a sua situação de incumprimento. Entre as medidas aplicáveis às pessoas singulares destaca-se a exoneração do passivo restante, prevista nos artigos 235.º a 248.º do CIRE. Esta solução dá aos devedores a possibilidade de se libertarem de algumas das suas dívidas com vista à sua reabilitação económica. É nisto que se traduz o princípio do fresh start. Este trabalho tem por objeto a insolvência de pessoas singulares, em especial a exoneração do passivo restante e o fundamento de indeferimento liminar do pedido de exoneração baseado na culpa do devedor na criação ou agravamento da sua situação de insolvência, constante do artigo 238º nº 1 al. e) do CIRE.

On-line system for faults detection in induction motors based on PCA

Dissertation to obtain the degree of Master in Electrical and Computer Engineering