Implementazione e test di modelli di ottimizzazione per la pianificazione tattica del blocco operatorio

In questa tesi è stato analizzato e tradotto nel linguaggio di alto livello AMPL un modello di ILP relativo alla pianificazione tattica del blocco operatorio. L'obiettivo è quello di permettere l'interfacciamento con numerosi solver -commerciali e non- al fine di analizzarne le prestazioni. In seguito a un'introduzione in merito al problema dell'Operating Room Management e a una descrizione del contesto sanitario regionale dell'Emilia-Romagna, si è proceduto alla descrizione formale del modello. Infine sono state eseguite numerose risoluzioni con i solver cplex e gurobi al variare di alcuni parametri in ingresso, tra cui il numero di sale operatorie, di infermieri e operatori sanitari, e di pazienti in lista d'attesa.

Modello di simulazione del processo di gestione ordini e di outbound in linguaggio Arena

La tesi ha l'obiettivo di analizzare e tradurre in un modello di simulazione il processo di evasione di ordini dal sito di stoccaggio di un’azienda di e-commerce al fine di valutarne le possibili evoluzioni. In prima analisi sono stati evidenziati i principali motivi che spingono i clienti a preferire gli store online rispetto a quelli fisici e come alcuni dei vantaggi siano il frutto dell’efficienza della gestione dell’outbound. Si è passati, quindi, all’esame del caso di studio, alla scomposizione delle singole fasi di lavorazione degli ordini e alla loro traduzione in linguaggio Arena. Il modello ottenuto è stato valutato grazie alla comparazione dei risultati di statistiche automatiche e manuali, frutto della simulazione, con i dati reali. La fase finale ha riguardato, invece, la valutazione in termini di efficienza di una possibile evoluzione del sistema che consiste nell’introduzione di un robot addetto al packing: il modello è stato modificato e le statistiche del caso as-is sono state confrontate con quelle frutto della nuova simulazione. Con i dati utilizzati è stato dimostrato come un unico robot garantisca prestazioni superiori rispetto allo stato attuale e risulti più che sufficiente per la mole di lavoro di una giornata tipo. Nei periodi dell’anno caratterizzati da un aumento esponenziale degli acquisti, tuttavia, potrebbe essere necessario affiancare alla soluzione automatica quella manuale.

Strumenti e metodi per la tracciabilità della catena logistica agroalimentare: simulazione e diagnostica di una camera climatica

I fenomeni di globalizzazione in atto hanno radicalmente modificato il consumo e la distribuzione dei prodotti agroalimentari e dilatato le distanze tra l’origine delle materie prime e consumo finale. Obiettivo del progetto interuniversitario "Food Supply Chain" è studiare le condizioni di trasporto di prodotti agroalimentari. Una delle attività principali è tracciare ed analizzare i fattori critici di spedizioni dal momento in cui i prodotti lasciano lo stabilimento produttivo in Italia fino ai consumatori situati in EU o extra-EU. La tesi si inserisce all’interno di questo progetto e descrive la realizzazione di due Piattaforme in ambiente LabVIEW per la consultazione e la simulazione dei viaggi logistici, le cui caratteristiche sono conservate e organizzate in appositi database. La "Piattaforma LabVIEW per la consultazione a analisi" permette di consultare il database attraverso interrogazioni multiple, estrarre le informazioni più significative, riprodurre le spedizioni in apposite interfacce e produrre dei report riassuntivi per comunicazioni alle imprese La "Piattaforma LabVIEW per la simulazione in camera climatica" rappresenta il sistema di controllo attraverso cui gestire la simulazione dei singoli viaggi in camera climatica, realizzata nel Laboratorio MECCANICA del DIN della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna. Si potranno così valutare e comparare tra loro soluzioni alternative rispetto ad una medesima catena logistica in termini di packaging, imballaggio e protezioni supplementari della spedizione. Infine si potranno confrontare rotte commerciali differenti relative allo stesso prodotto. I risultati ottenuti in camera climatica costituiranno la base per le successive analisi biochimiche sui prodotti e valutazione finale della sostenibilità dell’intera catena logistica.

Caratterizzazione dinamica di miscele bituminose SMA contenenti polverino di gomma da Pneumatici Fuori Uso

Lo Stone Matrix Asphalt (SMA) è un tipo di miscela chiusa costituita da uno scheletro litico di aggregato grosso, assortito in modo tale da ottenere una distribuzione granulometrica indicata con il termine gap-graded, e da un mastice, con funzione riempitiva, ottenuto dalla miscelazione di bitume, filler ed additivi stabilizzanti. In ambito di progettazione delle miscele per conglomerati bituminosi sta assumendo sempre più importanza l’utilizzo di materiali derivanti dalla frantumazione degli Pneumatici Fuori Uso, quali granulato e polverino di gomma. Quest’ultimo può essere impiegato come valida alternativa alla modifica polimerica del bitume garantendo maggiori prestazioni in termini di resistenza all’ormaiamento, a fatica e durabilità, con un conseguente contenimento dei costi di manutenzione della sovrastruttura nel medio e lungo periodo. Il presente studio è stato condotto con lo scopo di valutare le prestazioni meccaniche che una miscela di conglomerato bituminoso può esplicare a seguito della sua mescolazione con il polverino di gomma. In particolare, è stata impiegata una miscela bituminosa di tipo SMA che, data la sua composizione interna, conferisce allo strato di usura della pavimentazione ottime qualità soprattutto in termini di resistenza alle sollecitazioni, durabilità, fonoassorbenza e macrotessitura superficiale. Al fine di rendere più esaustiva la fase sperimentale, sono state messe a confronto due miscele di tipo SMA differenti tra loro per l’aggiunta del polverino di gomma. I dati ottenuti e le considerazioni effettuate al termine della fase sperimentale hanno permesso di affermare che la miscela indagata possiede proprietà meccaniche idonee per essere impiegata nella realizzazione di nuove infrastrutture o nella manutenzione delle pavimentazioni esistenti.

Rapporto sullo stato del regno di Napoli per gli anni 1810, e 1811 presentato al re nel suo consiglio di stato dal Ministro dell'interno.

University of Illinois Library bookplate "From the library of Conte Antonio Cavagna Sangiuliani di Gualdana Lazelada di Bereguardo, purchased 1921" on the inside front cover.

Dynamic multi-resolution spatial object derivation for mobile and WWW applications

Online geographic information systems provide the means to extract a subset of desired spatial information from a larger remote repository. Data retrieved representing real-world geographic phenomena are then manipulated to suit the specific needs of an end-user. Often this extraction requires the derivation of representations of objects specific to a particular resolution or scale from a single original stored version. Currently standard spatial data handling techniques cannot support the multi-resolution representation of such features in a database. In this paper a methodology to store and retrieve versions of spatial objects at, different resolutions with respect to scale using standard database primitives and SQL is presented. The technique involves heavy fragmentation of spatial features that allows dynamic simplification into scale-specific object representations customised to the display resolution of the end-user's device. Experimental results comparing the new approach to traditional R-Tree indexing and external object simplification reveal the former performs notably better for mobile and WWW applications where client-side resources are limited and retrieved data loads are kept relatively small.

Web services based state of the environment reporting

The Environmental Sciences Division within Queensland Environmental Protection Agency works to monitor, assess and model the condition of the environment. The Division has as a legislative responsibility to produce a whole-of-government report every four years dealing environmental conditions and trends in a ”State of the Environment report” (SoE)[1][2][3]. State of Environment Web Service Reporting System is a supplementary web service based SoE reporting tool, which aims to deliver accurate, timely and accessible information on the condition of the environment through web services via Internet [4][5]. This prototype provides a scientific assessment of environmental conditions for a set of environmental indicators. It contains text descriptions and tables, charts and maps with spatiotemporal dimensions to show the impact of certain environmental indicators on our environment. This prototype is a template based indicator system, to which the administrator may add new sql queries for new indicator services without changing the architecture and codes of this template. The benefits are brought through a service-oriented architecture which provides an online query service with seamless integration. In addition, since it uses web service architecture, each individual component within the application can be implemented by using different programming languages and in different operating systems. Although the services showed in this demo are built upon two datasets of regional ecosystem and protection area of Queensland, it will be possible to report on the condition of water, air, land, coastal zones, energy resources, biodiversity, human settlements and natural culture heritage on the fly as well. Figure 1 shows the architecture of the prototype. In the next section, I will discuss the research tasks in the prototype.

Efficient update and retrieval of objects in a multiresolution geospatial database

Many emerging applications benefit from the extraction of geospatial data specified at different resolutions for viewing purposes. Data must also be topologically accurate and up-to-date as it often represents real-world changing phenomena. Current multiresolution schemes use complex opaque data types, which limit the capacity for in-database object manipulation. By using z-values and B+trees to support multiresolution retrieval, objects are fragmented in such a way that updates to objects or object parts are executed using standard SQL (Structured Query Language) statements as opposed to procedural functions. Our approach is compared to a current model, using complex data types indexed under a 3D (three-dimensional) R-tree, and shows better performance for retrieval over realistic window sizes and data loads. Updates with the R-tree are slower and preclude the feasibility of its use in time-critical applications whereas, predictably, projecting the issue to a one-dimensional index allows constant updates using z-values to be implemented more efficiently.

Design Strategies and Modelling of Low-Power Sigma-Delta Analog-to-Digital Converters

Oggi, i dispositivi portatili sono diventati la forza trainante del mercato consumer e nuove sfide stanno emergendo per aumentarne le prestazioni, pur mantenendo un ragionevole tempo di vita della batteria. Il dominio digitale è la miglior soluzione per realizzare funzioni di elaborazione del segnale, grazie alla scalabilità della tecnologia CMOS, che spinge verso l'integrazione a livello sub-micrometrico. Infatti, la riduzione della tensione di alimentazione introduce limitazioni severe per raggiungere un range dinamico accettabile nel dominio analogico. Minori costi, minore consumo di potenza, maggiore resa e una maggiore riconfigurabilità sono i principali vantaggi dell'elaborazione dei segnali nel dominio digitale. Da più di un decennio, diverse funzioni puramente analogiche sono state spostate nel dominio digitale. Ciò significa che i convertitori analogico-digitali (ADC) stanno diventando i componenti chiave in molti sistemi elettronici. Essi sono, infatti, il ponte tra il mondo digitale e analogico e, di conseguenza, la loro efficienza e la precisione spesso determinano le prestazioni globali del sistema. I convertitori Sigma-Delta sono il blocco chiave come interfaccia in circuiti a segnale-misto ad elevata risoluzione e basso consumo di potenza. I tools di modellazione e simulazione sono strumenti efficaci ed essenziali nel flusso di progettazione. Sebbene le simulazioni a livello transistor danno risultati più precisi ed accurati, questo metodo è estremamente lungo a causa della natura a sovracampionamento di questo tipo di convertitore. Per questo motivo i modelli comportamentali di alto livello del modulatore sono essenziali per il progettista per realizzare simulazioni veloci che consentono di identificare le specifiche necessarie al convertitore per ottenere le prestazioni richieste. Obiettivo di questa tesi è la modellazione del comportamento del modulatore Sigma-Delta, tenendo conto di diverse non idealità come le dinamiche dell'integratore e il suo rumore termico. Risultati di simulazioni a livello transistor e dati sperimentali dimostrano che il modello proposto è preciso ed accurato rispetto alle simulazioni comportamentali.

Sviluppo e Applicazione di Metodologie per l'Ottimizzazione di Sistemi Energetici

La riduzione dei consumi di combustibili fossili e lo sviluppo di tecnologie per il risparmio energetico sono una questione di centrale importanza sia per l’industria che per la ricerca, a causa dei drastici effetti che le emissioni di inquinanti antropogenici stanno avendo sull’ambiente. Mentre un crescente numero di normative e regolamenti vengono emessi per far fronte a questi problemi, la necessità di sviluppare tecnologie a basse emissioni sta guidando la ricerca in numerosi settori industriali. Nonostante la realizzazione di fonti energetiche rinnovabili sia vista come la soluzione più promettente nel lungo periodo, un’efficace e completa integrazione di tali tecnologie risulta ad oggi impraticabile, a causa sia di vincoli tecnici che della vastità della quota di energia prodotta, attualmente soddisfatta da fonti fossili, che le tecnologie alternative dovrebbero andare a coprire. L’ottimizzazione della produzione e della gestione energetica d’altra parte, associata allo sviluppo di tecnologie per la riduzione dei consumi energetici, rappresenta una soluzione adeguata al problema, che può al contempo essere integrata all’interno di orizzonti temporali più brevi. L’obiettivo della presente tesi è quello di investigare, sviluppare ed applicare un insieme di strumenti numerici per ottimizzare la progettazione e la gestione di processi energetici che possa essere usato per ottenere una riduzione dei consumi di combustibile ed un’ottimizzazione dell’efficienza energetica. La metodologia sviluppata si appoggia su un approccio basato sulla modellazione numerica dei sistemi, che sfrutta le capacità predittive, derivanti da una rappresentazione matematica dei processi, per sviluppare delle strategie di ottimizzazione degli stessi, a fronte di condizioni di impiego realistiche. Nello sviluppo di queste procedure, particolare enfasi viene data alla necessità di derivare delle corrette strategie di gestione, che tengano conto delle dinamiche degli impianti analizzati, per poter ottenere le migliori prestazioni durante l’effettiva fase operativa. Durante lo sviluppo della tesi il problema dell’ottimizzazione energetica è stato affrontato in riferimento a tre diverse applicazioni tecnologiche. Nella prima di queste è stato considerato un impianto multi-fonte per la soddisfazione della domanda energetica di un edificio ad uso commerciale. Poiché tale sistema utilizza una serie di molteplici tecnologie per la produzione dell’energia termica ed elettrica richiesta dalle utenze, è necessario identificare la corretta strategia di ripartizione dei carichi, in grado di garantire la massima efficienza energetica dell’impianto. Basandosi su un modello semplificato dell’impianto, il problema è stato risolto applicando un algoritmo di Programmazione Dinamica deterministico, e i risultati ottenuti sono stati comparati con quelli derivanti dall’adozione di una più semplice strategia a regole, provando in tal modo i vantaggi connessi all’adozione di una strategia di controllo ottimale. Nella seconda applicazione è stata investigata la progettazione di una soluzione ibrida per il recupero energetico da uno scavatore idraulico. Poiché diversi layout tecnologici per implementare questa soluzione possono essere concepiti e l’introduzione di componenti aggiuntivi necessita di un corretto dimensionamento, è necessario lo sviluppo di una metodologia che permetta di valutare le massime prestazioni ottenibili da ognuna di tali soluzioni alternative. Il confronto fra i diversi layout è stato perciò condotto sulla base delle prestazioni energetiche del macchinario durante un ciclo di scavo standardizzato, stimate grazie all’ausilio di un dettagliato modello dell’impianto. Poiché l’aggiunta di dispositivi per il recupero energetico introduce gradi di libertà addizionali nel sistema, è stato inoltre necessario determinare la strategia di controllo ottimale dei medesimi, al fine di poter valutare le massime prestazioni ottenibili da ciascun layout. Tale problema è stato di nuovo risolto grazie all’ausilio di un algoritmo di Programmazione Dinamica, che sfrutta un modello semplificato del sistema, ideato per lo scopo. Una volta che le prestazioni ottimali per ogni soluzione progettuale sono state determinate, è stato possibile effettuare un equo confronto fra le diverse alternative. Nella terza ed ultima applicazione è stato analizzato un impianto a ciclo Rankine organico (ORC) per il recupero di cascami termici dai gas di scarico di autovetture. Nonostante gli impianti ORC siano potenzialmente in grado di produrre rilevanti incrementi nel risparmio di combustibile di un veicolo, è necessario per il loro corretto funzionamento lo sviluppo di complesse strategie di controllo, che siano in grado di far fronte alla variabilità della fonte di calore per il processo; inoltre, contemporaneamente alla massimizzazione dei risparmi di combustibile, il sistema deve essere mantenuto in condizioni di funzionamento sicure. Per far fronte al problema, un robusto ed efficace modello dell’impianto è stato realizzato, basandosi sulla Moving Boundary Methodology, per la simulazione delle dinamiche di cambio di fase del fluido organico e la stima delle prestazioni dell’impianto. Tale modello è stato in seguito utilizzato per progettare un controllore predittivo (MPC) in grado di stimare i parametri di controllo ottimali per la gestione del sistema durante il funzionamento transitorio. Per la soluzione del corrispondente problema di ottimizzazione dinamica non lineare, un algoritmo basato sulla Particle Swarm Optimization è stato sviluppato. I risultati ottenuti con l’adozione di tale controllore sono stati confrontati con quelli ottenibili da un classico controllore proporzionale integrale (PI), mostrando nuovamente i vantaggi, da un punto di vista energetico, derivanti dall’adozione di una strategia di controllo ottima.

SemSearch:a search engine for the semantic web

Existing semantic search tools have been primarily designed to enhance the performance of traditional search technologies but with little support for ordinary end users who are not necessarily familiar with domain specific semantic data, ontologies, or SQL-like query languages. This paper presents SemSearch, a search engine, which pays special attention to this issue by providing several means to hide the complexity of semantic search from end users and thus make it easy to use and effective.

PIP-DB:the protein isoelectric point database

A protein's isoelectric point or pI corresponds to the solution pH at which its net surface charge is zero. Since the early days of solution biochemistry, the pI has been recorded and reported, and thus literature reports of pI abound. The Protein Isoelectric Point database (PIP-DB) has collected and collated these data to provide an increasingly comprehensive database for comparison and benchmarking purposes. A web application has been developed to warehouse this database and provide public access to this unique resource. PIP-DB is a web-enabled SQL database with an HTML GUI front-end. PIP-DB is fully searchable across a range of properties.

Instantaneous Database Access

The biggest threat to any business is a lack of timely and accurate information. Without all the facts, businesses are pressured to make critical decisions and assess risks and opportunities based largely on guesswork, sometimes resulting in financial losses and missed opportunities. The meteoric rise of Databases (DB) appears to confirm the adage that “information is power”, but the stark reality is that information is useless if one has no way to find what one needs to know. It is more accurate perhaps to state that, “the ability to find information is power”. In this paper we show how Instantaneous Database Access System (IDAS) can make a crucial difference by pulling data together and allowing users to summarise information quickly from all areas of a business organisation.

Web-based report generators, data visualization, and Web-to-database connectivity

Because some Web users will be able to design a template to visualize information from scratch, while other users need to automatically visualize information by changing some parameters, providing different levels of customization of the information is a desirable goal. Our system allows the automatic generation of visualizations given the semantics of the data, and the static or pre-specified visualization by creating an interface language. We address information visualization taking into consideration the Web, where the presentation of the retrieved information is a challenge. ^ We provide a model to narrow the gap between the user's way of expressing queries and database manipulation languages (SQL) without changing the system itself thus improving the query specification process. We develop a Web interface model that is integrated with the HTML language to create a powerful language that facilitates the construction of Web-based database reports. ^ As opposed to other papers, this model offers a new way of exploring databases focusing on providing Web connectivity to databases with minimal or no result buffering, formatting, or extra programming. We describe how to easily connect the database to the Web. In addition, we offer an enhanced way on viewing and exploring the contents of a database, allowing users to customize their views depending on the contents and the structure of the data. Current database front-ends typically attempt to display the database objects in a flat view making it difficult for users to grasp the contents and the structure of their result. Our model narrows the gap between databases and the Web. ^ The overall objective of this research is to construct a model that accesses different databases easily across the net and generates SQL, forms, and reports across all platforms without requiring the developer to code a complex application. This increases the speed of development. In addition, using only the Web browsers, the end-user can retrieve data from databases remotely to make necessary modifications and manipulations of data using the Web formatted forms and reports, independent of the platform, without having to open different applications, or learn to use anything but their Web browser. We introduce a strategic method to generate and construct SQL queries, enabling inexperienced users that are not well exposed to the SQL world to build syntactically and semantically a valid SQL query and to understand the retrieved data. The generated SQL query will be validated against the database schema to ensure harmless and efficient SQL execution. (Abstract shortened by UMI.)^

Integration and querying of heterogeneous, autonomous, distributed database systems

Today, databases have become an integral part of information systems. In the past two decades, we have seen different database systems being developed independently and used in different applications domains. Today's interconnected networks and advanced applications, such as data warehousing, data mining & knowledge discovery and intelligent data access to information on the Web, have created a need for integrated access to such heterogeneous, autonomous, distributed database systems. Heterogeneous/multidatabase research has focused on this issue resulting in many different approaches. However, a single, generally accepted methodology in academia or industry has not emerged providing ubiquitous intelligent data access from heterogeneous, autonomous, distributed information sources. ^ This thesis describes a heterogeneous database system being developed at High-performance Database Research Center (HPDRC). A major impediment to ubiquitous deployment of multidatabase technology is the difficulty in resolving semantic heterogeneity. That is, identifying related information sources for integration and querying purposes. Our approach considers the semantics of the meta-data constructs in resolving this issue. The major contributions of the thesis work include: (i) providing a scalable, easy-to-implement architecture for developing a heterogeneous multidatabase system, utilizing Semantic Binary Object-oriented Data Model (Sem-ODM) and Semantic SQL query language to capture the semantics of the data sources being integrated and to provide an easy-to-use query facility; (ii) a methodology for semantic heterogeneity resolution by investigating into the extents of the meta-data constructs of component schemas. This methodology is shown to be correct, complete and unambiguous; (iii) a semi-automated technique for identifying semantic relations, which is the basis of semantic knowledge for integration and querying, using shared ontologies for context-mediation; (iv) resolutions for schematic conflicts and a language for defining global views from a set of component Sem-ODM schemas; (v) design of a knowledge base for storing and manipulating meta-data and knowledge acquired during the integration process. This knowledge base acts as the interface between integration and query processing modules; (vi) techniques for Semantic SQL query processing and optimization based on semantic knowledge in a heterogeneous database environment; and (vii) a framework for intelligent computing and communication on the Internet applying the concepts of our work. ^