A HOLISTIC APPROACH TO MANUFACTURING SYSTEM DESIGN IN THE DEFENSE AEROSPACE INDUSTRY

Manufacturing has evolved to become a critical element of the competitive skill set of defense aerospace firms. Given the changes in the acquisition environment and culture; traditional “thrown over the wall” means of developing and manufacturing products are insufficient. Also, manufacturing systems are complex systems that need to be carefully designed in a holistic manner and there are shortcomings with available tools and methods to assist in the design of these systems. This paper outlines the generation and validation of a framework to guide this manufacturing system design process.

A Holistic Approach to Manufacturing System Design in the Defense Aerospace Industry

Manufacturing has evolved to become a critical element of the competitive skill set of defense aerospace firms. Given the changes in the acquisition environment and culture; traditional “thrown over the wall” means of developing and manufacturing products are insufficient. Also, manufacturing systems are complex systems that need to be carefully designed in a holistic manner and there are shortcomings with available tools and methods to assist in the design of these systems. This paper outlines the generation and validation of a framework to guide this manufacturing system design process.

VLSI architecture for an Underwater Robot Vision System

It is well known that image processing requires a huge amount of computation, mainly at low level processing where the algorithms are dealing with a great number of data-pixel. One of the solutions to estimate motions involves detection of the correspondences between two images. For normalised correlation criteria, previous experiments shown that the result is not altered in presence of nonuniform illumination. Usually, hardware for motion estimation has been limited to simple correlation criteria. The main goal of this paper is to propose a VLSI architecture for motion estimation using a matching criteria more complex than Sum of Absolute Differences (SAD) criteria. Today hardware devices provide many facilities for the integration of more and more complex designs as well as the possibility to easily communicate with general purpose processors

A Camera-Projector System for Robot Positioning by Visual Servoing

Positioning a robot with respect to objects by using data provided by a camera is a well known technique called visual servoing. In order to perform a task, the object must exhibit visual features which can be extracted from different points of view. Then, visual servoing is object-dependent as it depends on the object appearance. Therefore, performing the positioning task is not possible in presence of nontextured objets or objets for which extracting visual features is too complex or too costly. This paper proposes a solution to tackle this limitation inherent to the current visual servoing techniques. Our proposal is based on the coded structured light approach as a reliable and fast way to solve the correspondence problem. In this case, a coded light pattern is projected providing robust visual features independently of the object appearance

ECO Sensaciones. Ecosistema del humedal Tibabúyes: valoración cultural para el patrimonio natural.

Esta propuesta tiene como objetivo central, diseñar un proyecto de gestión que sensibilice a la comunidad de la Ciudadela Colsubsidio frente al humedal Tibabúyes, promoviendo la valoración y sostenibilidad de este ecosistema, el más grande de la ciudad, vital para la preservación del ciclo hídrico. El proyecto contempla el desarrollo de estrategias que estimulen el sistema sensorial de la comunidad para así, generar transformaciones en los procesos de interacción que existen en la actualidad y hacer viable su sostenibilidad. Eco Sensaciones, es una metáfora que corresponde al resultado de una serie de estímulos sobre el sistema sensorial y que para el caso del proyecto, alude a las estrategias que se desarrollarán desde las emociones, pensadas desde el concepto de la Ecosofía, el cual hace referencia a un principio filosófico que plantea la necesidad de transformar los procesos de interacción humana con la naturaleza, para así activar y motivar la apropiación de la comunidad por el ecosistema. Contempla actividades centrales, como el desarrollo de una réplica del humedal “Tibabúyes portátil” y de recorridos por el ecosistema “Tibabúyes silencioso”, actividades que serán evaluadas en todas sus fases.

Miniature Carvings in the Canadian Dorset Culture: the Paleo-Eskimo Belief System

En este estudio, intento resumir los debates relacionados con la última cultura paleoesquimal de Canadá Ártica y la de Groenlandia, y llamar la atención sobre las analogías culturales desde Asia, además de crear un cuadro complejo sobre el chamanismo y el culto al oso de los Dorset. Los temas como el origen del arte de los Dorset, la transición Pre-Dorset-Dorset, y los contactos entre los Dorset y los Thule son relevantes para reconstruir el sistema de creencias de los Dorset. Sin embargo, la totalidad del sistema de creencias de los paleoesquimales no se puede comprender sobre la base de los hallazgos arqueológicosy las analogías etnográficas remotas.

Modelo para la implementación de procesos de Eco Innovación en el sector industrial Colombiano

El objetivo de este trabajo es presentar un modelo de implementación, aplicación y medición de diferentes procesos de eco-innovación al interior de una empresa. Para lograr este fin, se presenta una estructura donde se evalúan los procesos productivos del sector industrial colombiano y su relación con la eco-innovación, esto para realizar un filtro dentro de la propuesta y poder dirigir el proyecto a empresas idóneas para adoptar un modelo eco-innovador. Este modelo está basado en diferentes métodos de desarrollo de conceptos como lo son la innovación, el desarrollo sostenible y un término que en los últimos tiempos ha venido tomando fuerza dentro del sector empresarial mundial, el término Eco-amigable. Este término será entonces una base para la relación de los procesos productivos con la adaptación de la eco-innovación para generar un desarrollo sostenible referente al ambiente y un posicionamiento empresarial industrial dentro de un mercado altamente competitivo.

Development of a decision support system for the integrated control of membrane bioreactors

The work presented in this PhD thesis includes various partial studies aimed at developing a decision support system for membrane bioreactor integrated control. The decision support systems (DSS) have as a main goal to facilitate the operation of complex processes due to the multiple variables that are processed. For this reason, the research used has focused on aspects related to nutrient removal, and on the development of indicators or sensors capable of facilitating, automating and controlling the filtration process in an integrated way with the biological processes that taking place. Work has also been done on the design, development, implementation and validation of tools based on the knowledge made available by the automatic control and the supervision of the MBRs

Estudi dels carotenoides en espècies marrons de bacteris verds del sofre: diversitat, eco-fisiologia i regulació

El present treball es centra en l'estudi a diferents nivells dels carotenoides de les espècies marrons de Bacteris Verds del Sofre (GSB, de l'anglès Green Sulfur Bacteria). L'objectiu global ha estat el d'esbrinar quina és la funció d'aquests pigments dins l'aparell fotosintètic d'aquests microorganismes i aprofundir en el coneixement de la seva estructura i interaccions amb els altres pigments de l'aparell fotosintètic. En primer lloc es va dissenyar un nou mètode de cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC) per analitzar de manera més ràpida i precisa els carotenoides de diferents soques de GSB (Capítol 3). Aquest mètode es basa en una purificació prèvia dels extractes pigmentaris amb columnes d'alúmina per eliminar les bacterioclorofil·les (BCls). Això va permetre analitzar amb una elevada resolució i en tan sols 45 min de carrera cromatogràfica els diferents carotenoides i els seus precursors, així com les configuracions trans i cis dels seus isòmers. El segon mètode utilitzat va consistir en una modificació del mètode de Borrego i Garcia-Gil (1994) i va permetre la separació precisa de tot tipus de pigments, procedents tant de cultius purs com de mostres de caràcter complex. Un exemple concret foren uns paleosediments de la zona lacustre de Banyoles. En aquests sediments (0,7-1,5 milions d'anys d'antiguitat) es van detectar, entre d'altres pigments, carotenoides específics de les espècies marrons de GSB, la qual cosa va permetre confirmar la presència d'aquests bacteris a la zona lacustre de Banyoles ja des del Pleistocè inferior. En aquest primer capítol també es van analitzar els carotenoides de Chlorobium (Chl.) phaeobacteroides CL1401 mitjançant cromatografia líquida acoblada a espectrometria de masses (LC-MS/MS), amb l'objectiu de confirmar la seva identificació i el seu pes molecular. A més, també es va avaluar l'efecte de la temperatura, la llum i diferents agents oxidants i reductors en la composició quantitativa i qualitativa dels carotenoides i les BCls d'aquesta espècie. Això va permetre confirmar el caràcter fotosensible de les BCls i que els isòmers trans/cis dels diferents carotenoides no són artefactes produïts durant la manipulació de les mostres, sinó que són constitutius de l'aparell fotosintètic d'aquests microorganismes. El Capítol 4 inclou els experiments de fisiologia duts a terme amb algunes espècies de GSB, a partir dels quals es va intentar esbrinar la dinàmica de síntesi dels diferents pigments de l'aparell fotosintètic (BCl antena, BCl a i carotenoides) durant el creixement d'aquestes espècies. Aquestes investigacions van permetre monitoritzar també els canvis en el nombre de centres de reacció (CR) durant el procés d'adaptació lumínica. La determinació experimental del nombre de CR es va realitzar a partir de la quantificació de la BCl663, l'acceptor primari en la cadena de transport d'electrons dels GSB. L'estimació del nombre de CR/clorosoma es va realitzar tant a partir de dades estequiomètriques i biomètriques presents a la bibliografia, com a partir de les dades experimentals obtingudes en el present treball. El bon ajust obtingut entre les diferents estimacions va donar solidesa al valor estequiomètric calculat, que fou, com a promig, d'uns 70 CR per clorosoma. En aquest capítol de fisiologia també es van estudiar les variacions en les relacions trans/cis pels principals carotenoides de les espècies marrons de GSB. Aquestes es van determinar a partir de cultius purs de laboratori i de poblacions naturals de GSB. Pel que fa als valors trobats en cultius de laboratori no es van observar diferències destacades entre el valor calculat a alta intensitat de llum i el calculat a baixa intensitat, essent en ambdós casos proper a 2. En els clorosomes aïllats de diferents soques marrons aquest quocient prengué un valor similar tant pels isòmers de l'isorenieratè (Isr) com pels del -isorenieratè (-Isr). En poblacions naturals de Chl. phaeobacteroides aquesta relació va ser també de 2 isòmers trans per cada isòmer cis, mantenint-se constant tant en fondària com al llarg del temps. Finalment, en el Capítol 5 es presenta un marcador molecular que permet la identificació específica d'espècies marrons de GSB. Malgrat que inicialment aquest marcador fou dissenyat a partir d'un gen implicat en la síntesi de carotenoides (crtY, el qual codifica per a una licopè ciclasa) la seqüència final a partir de la qual s'han aconseguit els encebadors selectius està relacionada amb la família de proteïnes de les Policètid-ceto-sintases (PKT). Tot i així, l'eina dissenyada pot ser de gran utilitat per a la discriminació d'espècies marrons de GSB respecte les verdes en poblacions mixtes com les que es troben en ambients naturals i obre la porta a futurs experiments d'ecologia microbiana utilitzant tècniques com la PCR en temps real, que permetria la monitorització selectiva de les poblacions d'espècies marrons de GSB en ecosistemes naturals.

Developing a desertification indicator system for a small Mediterranean catchment: a case study from the Serra de Rodes, Alt Empordà, Catalunya, NE Spain

La desertificació és un problema de degradació de sòls de gran importància en regions àrides, semi-àrides i sub-humides, amb serioses conseqüències ambientals, socials i econòmiques com a resultat de l'impacte d'activitats humanes en combinació amb condicions físiques i medi ambientals desfavorables (UNEP, 1994). L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser el desenvolupament d'una metodologia simple per tal de poder avaluar de forma precisa l'estat i l'evolució de la desertificació a escala local, a través de la creació d'un model anomenat sistema d'indicators de desertificació (DIS). En aquest mateix context, un dels dos objectius específics d'aquesta recerca es va centrar en l'estudi dels factors més importants de degradació de sòls a escala de parcel.la, comportant un extens treball de camp, analisi de laboratori i la corresponent interpretació i discussió dels resultats obtinguts. El segon objectiu específic es va basar en el desenvolupament i aplicació del DIS. L'àrea d'estudi seleccionada va ser la conca de la Serra de Rodes, un ambient típic Mediterràni inclòs en el Parc Natural del Cap de Creus, NE Espanya, el qual ha estat progressivament abandonat pels agricultors durant el segle passat. Actualment, els incendis forestals així com el canvi d'ús del sòl i especialment l'abandonament de terres són considerats els problemes ambientals més importants a l'àrea d'estudi (Dunjó et al., 2003). En primer lloc, es va realitzar l'estudi dels processos i causes de la degradació dels sòls a l'àrea d'interés. En base a aquest coneixement, es va dur a terme la identificació i selecció dels indicadors de desertificació més rellevants. Finalment, els indicadors de desertificació seleccionats a escala de conca, incloent l'erosió del sòl i l'escolament superficial, es van integrar en un model espaial de procés. Ja que el sòl és considerat el principal indicador dels processos d'erosió, segons la FAO/UNEP/UNESCO (1979), tant el paisatge original així com els dos escenaris d'ús del sòl desenvolupats, un centrat en el cas hipotétic del pas d'un incendi forestal, i l'altre un paisatge completament cultivat, poden ser ambients classificats sota baixa o moderada degradació. En comparació amb l'escenari original, els dos escenaris creats van revelar uns valors més elevats d'erosió i escolament superficial, i en particular l'escenari cultivat. Per tant, aquests dos hipotètic escenaris no semblen ser una alternativa sostenible vàlida als processos de degradació que es donen a l'àrea d'estudi. No obstant, un ampli ventall d'escenaris alternatius poden ser desenvolupats amb el DIS, tinguent en compte les polítiques d'especial interés per la regió de manera que puguin contribuir a determinar les conseqüències potencials de desertificació derivades d'aquestes polítiques aplicades en aquest escenari tan complexe espaialment. En conclusió, el model desenvolupat sembla ser un sistema força acurat per la identificació de riscs presents i futurs, així com per programar efectivament mesures per combatre la desertificació a escala de conca. No obstant, aquesta primera versió del model presenta varies limitacions i la necessitat de realitzar més recerca en cas de voler desenvolupar una versió futura i millor del DIS.

The design process paradox : traditional design processes vs. eco-design processes

The Brundtland Report (WCED, 1987) best known for its popularisation of the concept of sustainable development, also made recommendations for a new approach to design and production, setting out terms for: ‘a production system that respects... the ecological base’ and ‘a technological system that searches continuously for new solutions’. The industrial production, consumption and waste treatment of products today causes a large amount of various environmental burdens. The development and design of new products with reduced environmental impact is one of the new challenges towards a more sustainable society and is therefore an important task in the near future.

National and sub-national assessments of soil organic carbon stocks and changes: The GEFSOC modelling system

Soil organic carbon (SOC) plays a vital role in ecosystem function, determining soil fertility, water holding capacity and susceptibility to land degradation. In addition, SOC is related to atmospheric CO, levels with soils having the potential for C release or sequestration, depending on land use, land management and climate. The United Nations Convention on Climate Change and its Kyoto Protocol, and other United Nations Conventions to Combat Desertification and on Biodiversity all recognize the importance of SOC and point to the need for quantification of SOC stocks and changes. An understanding of SOC stocks and changes at the national and regional scale is necessary to further our understanding of the global C cycle, to assess the responses of terrestrial ecosystems to climate change and to aid policy makers in making land use/management decisions. Several studies have considered SOC stocks at the plot scale, but these are site specific and of limited value in making inferences about larger areas. Some studies have used empirical methods to estimate SOC stocks and changes at the regional scale, but such studies are limited in their ability to project future changes, and most have been carried out using temperate data sets. The computational method outlined by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) has been used to estimate SOC stock changes at the regional scale in several studies, including a recent study considering five contrasting eco regions. This 'one step' approach fails to account for the dynamic manner in which SOC changes are likely to occur following changes in land use and land management. A dynamic modelling approach allows estimates to be made in a manner that accounts for the underlying processes leading to SOC change. Ecosystem models, designed for site scale applications can be linked to spatial databases, giving spatially explicit results that allow geographic areas of change in SOC stocks to be identified. Some studies have used variations on this approach to estimate SOC stock changes at the sub-national and national scale for areas of the USA and Europe and at the watershed scale for areas of Mexico and Cuba. However, a need remained for a national and regional scale, spatially explicit system that is generically applicable and can be applied to as wide a range of soil types, climates and land uses as possible. The Global Environment Facility Soil Organic Carbon (GEFSOC) Modelling System was developed in response to this need. The GEFSOC system allows estimates of SOC stocks and changes to be made for diverse conditions, providing essential information for countries wishing to take part in an emerging C market, and bringing us closer to an understanding of the future role of soils in the global C cycle. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Mapping and controlling molecular processes: The application of control theory and system identification algorithms to ASOPS and other fast pulse spectroscopies

Asynchronous Optical Sampling (ASOPS) [1,2] and frequency comb spectrometry [3] based on dual Ti:saphire resonators operated in a master/slave mode have the potential to improve signal to noise ratio in THz transient and IR sperctrometry. The multimode Brownian oscillator time-domain response function described by state-space models is a mathematically robust framework that can be used to describe the dispersive phenomena governed by Lorentzian, Debye and Drude responses. In addition, the optical properties of an arbitrary medium can be expressed as a linear combination of simple multimode Brownian oscillator functions. The suitability of a range of signal processing schemes adopted from the Systems Identification and Control Theory community for further processing the recorded THz transients in the time or frequency domain will be outlined [4,5]. Since a femtosecond duration pulse is capable of persistent excitation of the medium within which it propagates, such approach is perfectly justifiable. Several de-noising routines based on system identification will be shown. Furthermore, specifically developed apodization structures will be discussed. These are necessary because due to dispersion issues, the time-domain background and sample interferograms are non-symmetrical [6-8]. These procedures can lead to a more precise estimation of the complex insertion loss function. The algorithms are applicable to femtosecond spectroscopies across the EM spectrum. Finally, a methodology for femtosecond pulse shaping using genetic algorithms aiming to map and control molecular relaxation processes will be mentioned.

Plant-pollinator biodiversity and pollination services in a complex Mediterranean landscape

Mediterranean landscapes comprise a complex mosaic of different habitats that vary in the diversity of their floral communities, pollinator communities and pollination services. Using the Greek Island of Lesvos as a model system, we assess the biodiversity value of six common habitats and measure ecosystemic 'health' using pollen grain deposition in three core flowering plants as a measure of pollination services. Three fire-driven habitats were assessed: freshly burnt areas, fully regenerated pine forests and intermediate age scrub; in addition we examined oak woodlands, actively managed olive groves and groves that had been abandoned from agriculture. Oak woodlands, pine forests and managed olive groves had the highest diversity of bees. The habitat characteristics responsible for structuring bee communities were: floral diversity, floral abundance, nectar energy availability and the variety of nectar resources present. Pollination services in two of our plant species, which were pollinated by a limited sub-set of the pollinator community, indicated that pollination levels were highest in the burnt and mature pine habitats. The third species, which was open to all flower visitors, indicated that oak woodlands had the highest levels of pollination from generalist species. Pollination was always more effective in managed olive groves than in abandoned groves. However, the two most common species of bee, the honeybee and a bumblebee, were not the primary pollinators within these habitats. We conclude that the three habitats of greatest overall value for plant-pollinator communities and provision of the healthiest pollination services are pine forests, oak woodland and managed olive groves. We indicate how the highest value habitats may be maintained in a complex landscape to safeguard and enhance pollination function within these habitats and potentially in adjoining agricultural areas. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Characterization of a gamma-aminobutyric acid transport system of rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841

Spontaneous mutants of Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841 were isolated that grow faster than the wild type on gamma-aminobutyric acid (GABA) as the sole carbon and nitrogen source. These strains (RU1736 and RU1816) have frameshift mutations (gtsR101 and gtsR102, respectively) in a GntR-type regulator (GtsR) that result in a high rate of constitutive GABA transport. Tn5 mutagenesis and quantitative reverse transcription-PCR showed that GstR regulates expression of a large operon (pRL100242 to pRL100252) on the Sym plasmid that is required for GABA uptake. An ABC transport system, GtsABCD (for GABA transport system) (pRL100248-51), of the spermidine/putrescine family is part of this operon. GtsA is a periplasmic binding protein, GtsB and GtsC are integral membrane proteins, and GtsD is an ATP-binding subunit. Expression of gtsABCD from a lacZ promoter confirmed that it alone is responsible for high rates of GABA transport, enabling rapid growth of strain 3841 on GABA. Gts transports open-chain compounds with four or five carbon atoms with carboxyl and amino groups at, or close to, opposite termini. However, aromatic compounds with similar spacing between carboxyl and amino groups are excellent inhibitors of GABA uptake so they may also be transported. In addition to the ABC transporter, the operon contains two putative mono-oxygenases, a putative hydrolase, a putative aldehyde dehydrogenase, and a succinate semialdehyde dehydrogenase. This suggests the operon may be involved in the transport and breakdown of a more complex precursor to GABA. Gts is not expressed in pea bacteroids, and gtsB mutants are unaltered in their symbiotic phenotype, suggesting that Bra is the only GABA transport system available for amino acid cycling.