Exploração do UML para a derivação automática de requisitos arquitecturais. Uma abordagem orientada a modelos

O desenvolvimento de software orientado a modelos defende a utilização dos modelos como um artefacto que participa activamente no processo de desenvolvimento. O modelo ocupa uma posição que se encontra ao mesmo nível do código. Esta é uma abordagem importante que tem sido alvo de atenção crescente nos últimos tempos. O Object Management Group (OMG) é o responsável por uma das principais especificações utilizadas na definição da arquitectura dos sistemas cujo desenvolvimento é orientado a modelos: o Model Driven Architecture (MDA). Os projectos que têm surgido no âmbito da modelação e das linguagens específicas de domínio para a plataforma Eclipse são um bom exemplo da atenção dada a estas áreas. São projectos totalmente abertos à comunidade, que procuram respeitar os standards e que constituem uma excelente oportunidade para testar e por em prática novas ideias e abordagens. Nesta dissertação foram usadas ferramentas criadas no âmbito do Amalgamation Project, desenvolvido para a plataforma Eclipse. Explorando o UML e usando a linguagem QVT, desenvolveu-se um processo automático para extrair elementos da arquitectura do sistema a partir da definição de requisitos. Os requisitos são representados por modelos UML que são transformados de forma a obter elementos para uma aproximação inicial à arquitectura do sistema. No final, obtêm-se um modelo UML que agrega os componentes, interfaces e tipos de dados extraídos a partir dos modelos dos requisitos. É uma abordagem orientada a modelos que mostrou ser exequível, capaz de oferecer resultados práticos e promissora no que concerne a trabalho futuro.

Simulação e programação offline de robôs industriais afectos a tarefas de lixagem

Este trabalho teve o intuito de testar a viabilidade da programação offline para tarefas de lixamento na empresa Grohe Portugal. Para tal era necessário perceber o que é a programação offline e para isso foi efectuada uma pesquisa referente a essa temática, onde ficou evidente que a programação offline é em tudo semelhante à programação online, tendo apenas como principal diferença o facto de não usar o robô propriamente dito durante o desenvolvimento do programa. Devido à ausência do robô, a programação offline exige que se conheça detalhadamente a célula de trabalho, bem como todas as entradas e saídas associadas à célula, sendo que o conhecimento das entradas e saídas pode ser contornada carregando um backup do robô ou carregando os módulos de sistema. No entanto os fabricantes habitualmente não fornecem informação detalhada sobre as células de trabalho, o que dificulta o processo de implementação da unidade no modelo 3D para a programação offline. Após este estudo inicial, foi efectuado um estudo das características inerentes a cada uma das células existentes, com o objectivo de se obter uma melhor percepção de toda a envolvente relacionada com as tarefas de lixamento. Ao longo desse estudo efectuaram-se vários testes para validar os diversos programas desenvolvidos, bem como para testar a modelação 3D efectuada. O projecto propriamente dito consistiu no desenvolvimento de programas offline de forma a minimizar o impacto (em especial o tempo de paragem) da programação de novos produtos. Todo o trabalho de programação era até então feito utilizando o robô, o que implicava tempos de paragem que podiam ser superiores a três dias. Com o desenvolvimento dos programas em modo offline conseguiu-se reduzir esse tempo de paragem dos robôs para pouco mais de um turno (8h), existindo apenas a necessidade de efectuar algumas afinações e correcções nos movimentos de entrada, saída e movimentações entre rotinas e unidades, uma vez que estes movimentos são essenciais ao bom acabamento da peça e convém que seja suaves. Para a realização e conclusão deste projecto foram superadas diversas etapas, sendo que as mais relevantes foram: - A correcta modelação 3D da célula, tendo em conta todo o cenário envolvente, para evitar colisões do robô com a célula; - A adaptação da programação offline para uma linguagem mais usual aos afinadores, ou seja, efectuar a programação com targets inline e criar diferentes rotinas para cada uma das partes da peça, facilitando assim a afinação; - A habituação à programação recorrendo apenas ao uso de módulos para transferir os programas para a célula, bem como a utilização de entradas, saídas e algumas rotinas e funcionalidades já existentes.

Balanceamento de linhas de produção usando algoritmos genéticos

Aquando da definição de um layout por fluxo de produto, ou linha de produção, é necessário proceder-se à melhor selecção de combinações de tarefas a serem executadas em cada estação / posto de trabalho para que o trabalho seja executado numa sequência exequível e sejam necessárias quantidades de tempo aproximadamente iguais em cada estação / posto de trabalho. Este processo é chamado de balanceamento da linha de produção. Verifica-se que as estações de trabalho e equipamentos podem ser combinados de muitas maneiras diferentes; daí que a necessidade de efectuar o balanceamento das linhas de produção implique a distribuição de actividades sequenciais por postos de trabalho de modo a permitir uma elevada utilização de trabalho e de equipamentos e a minimizar o tempo de vazio. Os problemas de balanceamento de linhas são tipicamente problemas complexos de tratar, devido ao elevado número de combinações possíveis. Entre os métodos utilizados para resolver estes problemas encontram-se métodos de tentativa e erro, métodos heurísticos, métodos computacionais de avaliação de diferentes opções até se encontrar uma boa solução e métodos de optimização. O objectivo deste trabalho passou pelo desenvolvimento de uma ferramenta computacional para efectuar o balanceamento de linhas de produção recorrendo a algoritmos genéticos. Foi desenvolvida uma aplicação que implementa dois algoritmos genéticos, um primeiro que obtém soluções para o problema e um segundo que optimiza essas soluções, associada a uma interface gráfica em C# que permite a inserção do problema e a visualização de resultados. Obtiveram-se resultados exequíveis demonstrando vantagens em relação aos métodos heurísticos, pois é possível obter-se mais do que uma solução. Além disso, para problemas complexos torna-se mais prático o uso da aplicação desenvolvida. No entanto, esta aplicação permite no máximo seis precedências por cada operação e resultados com o máximo de nove estações de trabalho.

Factores psicossociais preditivos de ajustamento à vida de pessoas com doenças crónicas

Doenças crónicas são de longa duração, de progressão lenta e induzem alterações na vida das pessoas, que são confrontadas com um conjunto de fatores que exercem um impacto negativo na sua qualidade de vida (QdV). A QdV é um conceito envolvendo componentes essenciais da qualidade humana: físicas, psicológicas, sociais, culturais e espirituais. Após o diagnóstico e com a doença estabilizada, os doentes procuram novas formas de lidar com esta. Este estudo teve como objetivo identificar fatores psicossociais preditivos (otimismo, afeto positivo e negativo, adesão aos tratamentos, suporte social e espiritualidade) da QdV (bem-estar geral, saúde física, saúde mental) e bem-estar subjetivo (BES) em pessoas com doenças crónicas. Amostra constituída por 774 indivíduos [30% diabetes, 27,1% cancro, 17,2% diabetes, 12% epilepsia, 11,5% esclerose múltipla e 2,2% miastenia, 70,5% do sexo feminino, idade M(DP)=42,9(11,6), educação M(DP)=9,6(4,7), anos diagnóstico M(DP)=12,8(9,7), classificação da doença M(DP)=6,6 (2,8)], recrutados nos hospitais centrais portugueses. Aplicando Modelos de Equações Estruturais e ajustando para variáveis sociodemográficas e clínicas, verificou-se que, pessoas mais otimistas, mais ativas e com uma melhor adesão aos tratamentos apresentam um melhor bem-estar geral, uma melhor saúde mental e um melhor bem-estar subjetivo; uma melhor adesão aos tratamentos contribui para uma melhor saúde física; melhor suporte social reflete-se numa melhor saúde mental; pessoas com mais espiritualidade apresentam uma melhor saúde física e uma melhor saúde mental. Estas conclusões contribuem para a definição de uma terapia que pode ajudar a uma melhor adaptação dos protocolos de tratamento para atender às necessidades dos doentes.

Estudo comparativo entre criança com e sem joelhos valgos praticantes de hóquei em patins utilizando diferentes sistemas de análise

O presente estudo tem como objetivo comparar experimentalmente duas crianças praticantes de Hóquei em Patins, uma normal e uma com a patologia dos joelhos valgos, avaliando qualitativamente as diferenças posturais, estáticas e dinâmicas, decorrentes da utilização dos patins específicos desta modalidade, através do sistema de análise da Força de Reação do Solo (FRS), de Eletromiografia (EMG), de captura de movimento, e de modelação e simulação. Para atingir o objetivo definiu-se um protocolo de ensaios com as seguintes tarefas: repouso com e sem patins, marcha, corrida, deslizar com os dois pés apoiados e deslizar com o pé esquerdo levantado. No repouso avaliou-se a variação do ponto de aplicação da FRS da criança normal e patológica, com e sem patins. Ainda na tarefa de repouso avaliou-se também as componentes médio-lateral, antero-posterior individualmente e a componente vertical da FRS, juntamente com a atividade muscular dos músculos Gastrocnémio Medial (GM), Recto Femoral (RF), Vasto Medial (VM), Vasto Lateral (VL), Bicípete Femoral (BF), Semitendinoso (ST), Tensor da Fascia Lata (TFL), Gastrocnémio Lateral (GL), de forma a comparar os valores de intensidade de FRS e da atividade muscular dos diferentes instantes de tempo desta tarefa. Para as restantes tarefas apenas se avaliou individualmente as componentes médio-lateral e antero-posterior da FRS e a componente vertical da FRS juntamente com a atividade muscular dos referidos músculos, salientando as diferenças evidentes entre as curvas da criança normal e as curvas da criança patológica durante os diferentes instantes do movimento. Todas as tarefas referidas, exceto a tarefa de repouso com patins, foram ainda simuladas recorrendo a modelos músculo-esqueléticos. A partir destas simulações do movimento obtiveram-se os ângulos articulares e efetuou-se a respetiva análise. No final dos resultados obtidos apresentou-se uma tabela de resumo com o cálculo dos coeficientes de variação de cada grandeza, exceto nos gráficos da posição no espaço da FRS, onde se constatou que existe uma grande variabilidade inter-individuo em cada tarefa. A análise dos resultados de cada tarefa permite concluir que a utilização de patins pode trazer uma maior ativação muscular para a criança patológica, embora se verifique instabilidade articular. Apesar dessa instabilidade pode-se inferir que, uma maior ativação muscular decorrente da utilização de patins, tal como acontece na prática do hóquei em patins, pode trazer uma melhoria, a longo prazo, na estabilidade da articulação do joelho e na sustentação corporal, proporcionada pelo fortalecimento muscular.

INDEPTH: timeliness assessment of ethernet/IP-based systems

The continuous improvement of Ethernet technologies is boosting the eagerness of extending their use to cover factory-floor distributed real time applications. Indeed, it is remarkable the considerable amount of research work that has been devoted to the timing analysis of Ethernet-based technologies in the past few years. It happens, however, that the majority of those works are restricted to the analysis of sub-sets of the overall computing and communication system, thus without addressing timeliness in a holistic fashion. To this end, we address an approach, based on simulation, aiming at extracting temporal properties of commercial-off-the-shelf (COTS) Ethernet-based factory-floor distributed systems. This framework is applied to a specific COTS technology, Ethernet/IP. We reason about the modeling and simulation of Ethernet/IP-based systems, and on the use of statistical analysis techniques to provide useful results on timeliness. The approach is part of a wider framework related to the research project INDEPTH NDustrial-Ethernet ProTocols under Holistic analysis.

Reabilitação energética de um edifício de serviços

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Impact of a training course on the quality of malaria diagnosis by microscopy in Angola

Background: In Angola, malaria is an endemic disease having a major impact on the economy. The WHO recommends testing for all suspected malaria cases, to avoid the presumptive treatment of this disease. In malaria endemic regions laboratory technicians must be very comfortable with microscopy, the golden standard for malaria diagnosis, to avoid the incorrect diagnosis. The improper use of medication promotes drug resistance and undesirable side effects. The present study aims to assess the impact of a three-day refresher course on the knowledge of technicians, quality of blood smears preparation and accuracy of microscopy malaria diagnosis, using qPCR as reference method. Methods: This study was implemented in laboratories from three hospitals in different provinces of Angola: Bengo, Benguela and Luanda. In each laboratory samples were collected before and after the training course (slide with thin and thick blood smears, a dried blood spot and a form). The impact of the intervention was evaluated through a written test, the quality of slide preparation and the performance of microscopy. Results: It was found a significant increase on the written test median score, from 52.5% to 65.0%. A total of 973 slides were analysed to evaluate the quality of thick and thin blood smears. Considering all laboratories there was a significant increase in quality of thick and thin blood smears. To determine the performance of microscopy using qPCR as the reference method we used 1,028 samples. Benguela presented the highest values for specificity, 92.9% and 98.8% pre and post-course, respectively and for sensitivity the best pre-course was Benguela (75.9%) and post-course Luanda (75.0%). However, no significant increase in sensitivity and specificity after the training course was registered in any laboratory analysed. Discussion: The findings of this study support the need of continuous refresher training for microscopists and other laboratory staff. The laboratories should have a quality control programme to supervise the diagnosis and also to assess the periodicity of new training. However, other variables needed to be considered to have a correct malaria diagnosis, such as adequate equipment and reagents for staining and visualization, good working conditions, motivated and qualified personnel.

Aspect-oriented domain analysis

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática

Fractional-order impulse response of the respiratory system

This paper presents the measurement, frequency-response modeling and identification, and the corresponding impulse time response of the human respiratory impedance and admittance. The investigated adult patient groups were healthy, diagnosed with chronic obstructive pulmonary disease and kyphoscoliosis, respectively. The investigated children patient groups were healthy, diagnosed with asthma and cystic fibrosis, respectively. Fractional order (FO) models are identified on the measured impedance to quantify the respiratory mechanical properties. Two methods are presented for obtaining and simulating the time-domain impulse response from FO models of the respiratory admittance: (i) the classical pole-zero interpolation proposed by Oustaloup in the early 90s, and (ii) the inverse discrete Fourier Transform (DFT). The results of the identified FO models for the respiratory admittance are presented by means of their average values for each group of patients. Consequently, the impulse time response calculated from the frequency response of the averaged FO models is given by means of the two methods mentioned above. Our results indicate that both methods provide similar impulse response data. However, we suggest that the inverse DFT is a more suitable alternative to the high order transfer functions obtained using the classical Oustaloup filter. Additionally, a power law model is fitted on the impulse response data, emphasizing the intrinsic fractal dynamics of the respiratory system.

Spatial distribution of specialized cardiac care units in the state of Santa Catarina

OBJECTIVE To analyze the methodology used for assessing the spatial distribution of specialized cardiac care units. METHODS A modeling and simulation method was adopted for the practical application of cardiac care service in the state of Santa Catarina, Southern Brazil, using the p-median model. As the state is divided into 21 health care regions, a methodology which suggests an arrangement of eight intermediate cardiac care units was analyzed, comparing the results obtained using data from 1996 and 2012. RESULTS Results obtained using data from 2012 indicated significant changes in the state, particularly in relation to the increased population density in the coastal regions. The current study provided a satisfactory response, indicated by the homogeneity of the results regarding the location of the intermediate cardiac care units and their respective regional administrations, thereby decreasing the average distance traveled by users to health care units, located in higher population density areas. The validity of the model was corroborated through the analysis of the allocation of the median vertices proposed in 1996 and 2012. CONCLUSIONS The current spatial distribution of specialized cardiac care units is more homogeneous and reflects the demographic changes that have occurred in the state over the last 17 years. The comparison between the two simulations and the current configuration showed the validity of the proposed model as an aid in decision making for system expansion.

Fractional control with a smith predictor

The advantageous use of fractional calculus (FC) in the modeling and control of many dynamical systems has been recognized. In this paper, we study the control of a heat diffusion system based on the application of the FC concepts. Several algorithms are investigated and compared, when integrated within a Smith predictor control structure. Simulations are presented assessing the performance of the proposed fractional algorithms.

Fractional control of dynamic systems

The concepts involved with fractional calculus (FC) theory are applied in almost all areas of science and engineering. Its ability to yield superior modeling and control in many dynamical systems is well recognized. In this article, we will introduce the fundamental aspects associated with the application of FC to the control of dynamic systems.

Real time manufacturing systems simulator

A área da simulação computacional teve um rápido crescimento desde o seu apareciment, sendo actualmente uma das ciências de gestão e de investigação operacional mais utilizadas. O seu princípio baseia-se na replicação da operação de processos ou sistemas ao longo de períodos de tempo, tornando-se assim uma metodologia indispensável para a resolução de variados problemas do mundo real, independentemente da sua complexidade. Das inúmeras áreas de aplicação, nos mais diversos campos, a que mais se destaca é a utilização em sistemas de produção, onde o leque de aplicações disponível é muito vasto. A sua aplicação tem vindo a ser utilizada para solucionar problemas em sistemas de produção, uma vez que permite às empresas ajustar e planear de uma maneira rápida, eficaz e ponderada as suas operações e os seus sistemas, permitindo assim uma rápida adaptação das mesmas às constantes mudanças das necessidades da economia global. As aplicações e packages de simulação têm seguindo as tendências tecnológicas pelo que é notório o recurso a tecnologias orientadas a objectos para o desenvolvimento das mesmas. Este estudo baseou-se, numa primeira fase, na recolha de informação de suporte aos conceitos de modelação e simulação, bem como a respectiva aplicação a sistemas de produção em tempo real. Posteriormente centralizou-se no desenvolvimento de um protótipo de uma aplicação de simulação de ambientes de fabrico em tempo real. O desenvolvimento desta ferramenta teve em vista eventuais fins pedagógicos e uma utilização a nível académico, sendo esta capaz de simular um modelo de um sistema de produção, estando também dotada de animação. Sem deixar de parte a possibilidade de integração de outros módulos ou, até mesmo, em outras plataformas, houve ainda a preocupação acrescida de que a sua implementação recorresse a metodologias de desenvolvimento orientadas a objectos.

Synchronization in Von Bertalanffy’s models

Many data have been useful to describe the growth of marine mammals, invertebrates and reptiles, seabirds, sea turtles and fishes, using the logistic, the Gom-pertz and von Bertalanffy's growth models. A generalized family of von Bertalanffy's maps, which is proportional to the right hand side of von Bertalanffy's growth equation, is studied and its dynamical approach is proposed. The system complexity is measured using Lyapunov exponents, which depend on two biological parameters: von Bertalanffy's growth rate constant and the asymptotic weight. Applications of synchronization in real world is of current interest. The behavior of birds ocks, schools of fish and other animals is an important phenomenon characterized by synchronized motion of individuals. In this work, we consider networks having in each node a von Bertalanffy's model and we study the synchronization interval of these networks, as a function of those two biological parameters. Numerical simulation are also presented to support our approaches.