From design-for-test to design-for-debug-and-test: analysis of requirements and limitations for 1149.1

The increasing complexity of VLSI circuits and the reduced accessibility of modern packaging and mounting technologies restrict the usefulness of conventional in-circuit debugging tools, such as in-circuit emulators for microprocessors and microcontrollers. However, this same trend enables the development of more complex products, which in turn require more powerful debugging tools. These conflicting demands could be met if the standard scan test infrastructures now common in most complex components were able to match the debugging requirements of design verification and prototype validation. This paper analyses the main debug requirements in the design of microprocessor-based applications and the feasibility of their implementation using the mandatory, optional and additional operating modes of the standard IEEE 1149.1 test infrastructure.

Optimização de uma máquina de pultrusão

Este trabalho teve como principal objectivo optimizar um equipamento de produção de perfis pultrudidos já existente na empresa ALTO – PERFIS PULTRUDIDOS, Lda. O trabalho surgiu na sequência de um Projecto financiado pelo Programa QREN – Quadro de Referência Estratégico Nacional, determinadas debilidades identificadas no processo de pultrusão, principalmente ao nível da eficiência térmica na fieira e de alguma falta de produtividade devida às diversas operações necessárias à mudança da fieira consoante o tipo de perfil a produzir. Após um levantamento prévio da situação e uma adequada segmentação da máquina nas diferentes partes que a constituem e que contribuem activamente para o processo de produção dos perfis, foi elaborada uma lista de prioridades e foram sendo procuradas as soluções mais adequadas para cada caso, sempre com a participação activa da empresa, com vista à sua implementação final. A metodologia adoptada passou sempre por uma reunião inicial com os representantes da empresa e com os orientadores, efectuando-se a tradicional “tempestade de ideias”. Depois da correspondente maturação, desenvolvimento e aprovação prévia, por parte da empresa, as ideias foram desenvolvidas e até implementadas na sua maioria. O saldo poderá considerar-se extremamente positivo, tanto para a empresa que, ao implementar as soluções, as validou e ganhou competitividade, como para as pessoas envolvidas neste projecto, através da enorme aprendizagem adquirida.

Materials selection for a set of multiple parts considering manufacturing costs and weight reduction with structural isoperformance using direct multisearch optimization

Materials selection is a matter of great importance to engineering design and software tools are valuable to inform decisions in the early stages of product development. However, when a set of alternative materials is available for the different parts a product is made of, the question of what optimal material mix to choose for a group of parts is not trivial. The engineer/designer therefore goes about this in a part-by-part procedure. Optimizing each part per se can lead to a global sub-optimal solution from the product point of view. An optimization procedure to deal with products with multiple parts, each with discrete design variables, and able to determine the optimal solution assuming different objectives is therefore needed. To solve this multiobjective optimization problem, a new routine based on Direct MultiSearch (DMS) algorithm is created. Results from the Pareto front can help the designer to align his/hers materials selection for a complete set of materials with product attribute objectives, depending on the relative importance of each objective.

Caracterização do “warpage” e sua variabilidade no processo produtivo de encapsulamento de circuitos integrados

Nos últimos anos a indústria de semicondutores, nomeadamente a produção de memórias, tem sofrido uma grande evolução. A necessidade de baixar custos de produção, assim como de produzir sistemas mais complexos e com maior capacidade, levou à criação da tecnologia WLP (Wafer Level Packaging). Esta tecnologia permite a produção de sistemas mais pequenos, simplificar o fluxo do processo e providenciar uma redução significativa do custo final do produto. A WLP é uma tecnologia de encapsulamento de circuitos integrados quando ainda fazem parte de wafers (bolachas de silício), em contraste com o método tradicional em que os sistemas são individualizados previamente antes de serem encapsulados. Com o desenvolvimento desta tecnologia, surgiu a necessidade de melhor compreender o comportamento mecânico do mold compound (MC - polímero encapsulante) mais especificamente do warpage (empeno) de wafers moldadas. O warpage é uma característica deste produto e deve-se à diferença do coeficiente de expansão térmica entre o silício e o mold compound. Este problema é observável no produto através do arqueamento das wafers moldadas. O warpage de wafers moldadas tem grande impacto na manufatura. Dependendo da quantidade e orientação do warpage, o transporte, manipulação, bem como, a processamento das wafers podem tornar-se complicados ou mesmo impossíveis, o que se traduz numa redução de volume de produção e diminuição da qualidade do produto. Esta dissertação foi desenvolvida na Nanium S.A., empresa portuguesa líder mundial na tecnologia de WLP em wafers de 300mm e aborda a utilização da metodologia Taguchi, no estudo da variabilidade do processo de debond para o produto X. A escolha do processo e produto baseou-se numa análise estatística da variação e do impacto do warpage ao longo doprocesso produtivo. A metodologia Taguchi é uma metodologia de controlo de qualidade e permite uma aproximação sistemática num dado processo, combinando gráficos de controlo, controlo do processo/produto, e desenho do processo para alcançar um processo robusto. Os resultados deste método e a sua correta implementação permitem obter poupanças significativas nos processos com um impacto financeiro significativo. A realização deste projeto permitiu estudar e quantificar o warpage ao longo da linha de produção e minorar o impacto desta característica no processo de debond. Este projecto permitiu ainda a discussão e o alinhamento entre as diferentes áreas de produção no que toca ao controlo e a melhoria de processos. Conseguiu–se demonstrar que o método Taguchi é um método eficiente no que toca ao estudo da variabilidade de um processo e otimização de parâmetros. A sua aplicação ao processo de debond permitiu melhorar ou a fiabilidade do processo em termos de garantia da qualidade do produto, como ao nível do aumento de produção.

Database repairs with answer set programming

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Otimização de um processo produtivo e formulação de um novo produto utilizando ferramentas estatísticas

Na tentativa de se otimizar o processo de fabrico associado a uma tinta base aquosa (TBA), para minimizar os desvios de viscosidade final verificados, e de desenvolver um novo adjuvante plastificante para betão, recorreu-se a métodos e ferramentas estatísticas para a concretização do projeto. Relativamente à TBA, procedeu-se numa primeira fase a um acompanhamento do processo de fabrico, a fim de se obter todos os dados mais relevantes que poderiam influenciar a viscosidade final da tinta. Através de uma análise de capacidade ao parâmetro viscosidade, verificou-se que esta não estava sempre dentro das especificações do cliente, sendo o cpk do processo inferior a 1. O acompanhamento do processo resultou na escolha de 4 fatores, que culminou na realização de um plano fatorial 24. Após a realização dos ensaios, efetuou-se uma análise de regressão a um modelo de primeira ordem, não tendo sido esta significativa, o que implicou a realização de mais 8 ensaios nos pontos axiais. Com arealização de uma regressão passo-a-passo, obteve-se uma aproximação viável a um modelo de segunda ordem, que culminou na obtenção dos melhores níveis para os 4 fatores que garantem que a resposta viscosidade se situa no ponto médio do intervalo de especificação (1400 mPa.s). Quanto ao adjuvante para betão, o objetivo é o uso de polímeros SIKA ao invés da matériaprima comum neste tipo de produtos, tendo em conta o custo final da formulação. Escolheram-se 3 fatores importantes na formulação do produto (mistura de polímeros, mistura de hidrocarbonetos e % de sólidos), que resultou numa matriz fatorial 23. Os ensaios foram realizados em triplicado, em pasta de cimento, um para cada tipo de cimento mais utilizado em Portugal. Ao efetuar-se a análise estatística de dados obtiveram-se modelos de primeira ordem para cada tipo de cimento. O processo de otimização consistiu em otimizar uma função custo associada à formulação, garantindo sempre uma resposta superior à observada pelo produto considerado padrão. Os resultados foram animadores uma vez que se obteve para os 3 tipos de cimentocustos abaixo do requerido e espalhamento acima do observado pelo padrão.

Metodologia BIM, aplicada à preparação, controlo e gestão de obra

O âmbito deste trabalho envolve o teste do modelo BIM numa obra em construção pela Mota-Engil – Engenharia, na extração experimental de peças desenhadas de preparação e apoio à execução de obra. No capítulo 1 deste relatório são definidos o âmbito e os objetivos deste trabalho, é feito um enquadramento histórico do tema e abordados conceitos e atividades da preparação de obra, na sua forma tradicional. O estado do conhecimento da preparação de obras e mais em concreto da tecnologia BIM a nível nacional e internacional é abordado no capítulo 2. Nesse sentido procura-se definir os conceitos principais inerentes a esta nova metodologia, que passa por identificar e caraterizar a tecnologia envolvida e o seu nível de desenvolvimento. Com suporte em casos práticos de preparação de obra na sua forma tradicional, identificados e desenvolvidos no capítulo 3, foi compilado um processo tipo de peças desenhadas de suporte identificadas e caracterizadas no capítulo 4, frequentes e comuns à execução de diversos tipos de obras de edifícios. Assente na compilação baseada em casos práticos e no estudo do projeto de execução da empreitada que sustenta o presente trabalho, com base no qual o modelo BIM foi concebido, identificou-se um conjunto de peças desenhadas de preparação e apoio à execução dos trabalhos, em 2D, a extrair do modelo. No capítulo 5, é feita uma descrição do modo como foi estudado o projeto da obra, com evidência para os fatores mais relevantes, especificando os desenhos a extrair. Suportada pelo programa de modelação ArchiCAD, a extração do conjunto de desenhos identificados anteriormente foi conseguida com recurso às funcionalidades disponíveis no software, que permite a criação de desenhos 2D atualizáveis ou não automaticamente a partir do modelo. Qualquer alteração introduzida no modelo virtual é automaticamente atualizada nos desenhos bidimensionais, caso o utilizador assim o pretenda. Ao longo desse trabalho foram detetados e analisados os condicionalismos inerentes ao processo de extração, referidos no capítulo 6, para estabelecimento de regras de modelação padrão a adotar em futuras empreitadas, que possam simplificar a obtenção dos elementos desenhados de preparação necessários à sua execução. No ponto 6.3 são identificadas melhorias a introduzir no modelo. Em conclusão no capítulo 7 são abordadas especificidades do setor da construção que sustentam e evidenciam cada vez mais a necessidade de utilizar as novas tecnologias com vista à adoção de práticas e ferramentas padrão de apoio à execução de obras. Sendo a tecnologia BIM, transversal a todo o setor, a sua utilização com regras padrão na conceção dos modelos e na extração de dados, potencia a otimização dos custos, do tempo, dos recursos e da qualidade final de um empreendimento, ao longo de todo o seu ciclo de vida, para além de apoiar com elevada fiabilidade as tomadas de decisão ao longo desse período. A tecnologia BIM, possibilita a antevisão do edifício a construir com um elevado grau de pormenor, com todas as vantagens que daí advêm.

Conceção de um tutorial de Iniciação ao co-projeto de Hardware/software

A crescente evolução dos dispositivos contendo circuitos integrados, em especial os FPGAs (Field Programmable Logic Arrays) e atualmente os System on a chip (SoCs) baseados em FPGAs, juntamente com a evolução das ferramentas, tem deixado um espaço entre o lançamento e a produção de materiais didáticos que auxiliem os engenheiros no Co- Projecto de hardware/software a partir dessas tecnologias. Com o intuito de auxiliar na redução desse intervalo temporal, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de documentos (tutoriais) direcionados a duas tecnologias recentes: a ferramenta de desenvolvimento de hardware/software VIVADO; e o SoC Zynq-7000, Z-7010, ambos desenvolvidos pela Xilinx. Os documentos produzidos são baseados num projeto básico totalmente implementado em lógica programável e do mesmo projeto implementado através do processador programável embarcado, para que seja possível avaliar o fluxo de projeto da ferramenta para um projeto totalmente implementado em hardware e o fluxo de projeto para o mesmo projeto implementado numa estrutura de harware/software.

The evolution of design with concerns on sustainability

This paper aims to analyse the birth and evolution of design with concerns over sustainability, in the context of social and civilizational changes experienced since the industrial revolution, with particular focus since the post-war period and in the context of sustainable development. It will examine several factors that influenced this design approach and that drove its evolution through different stages of maturity and complexity. It will analyse the various forms of design with environmental concerns, as well as the inclusion of other criteria in the context of sustainability, namely social ones. The aim is to settle knowledge that can allow us to draw some lessons to meet the challenges we face today.

DYNAMOD – A dynamic agent based modelling framework for digital businesses

Digital Businesses have become a major driver for economic growth and have seen an explosion of new startups. At the same time, it also includes mature enterprises that have become global giants in a relatively short period of time. Digital Businesses have unique characteristics that make the running and management of a Digital Business much different from traditional offline businesses. Digital businesses respond to online users who are highly interconnected and networked. This enables a rapid flow of word of mouth, at a pace far greater than ever envisioned when dealing with traditional products and services. The relatively low cost of incremental user addition has led to a variety of innovation in pricing of digital products, including various forms of free and freemium pricing models. This thesis explores the unique characteristics and complexities of Digital Businesses and its implications on the design of Digital Business Models and Revenue Models. The thesis proposes an Agent Based Modeling Framework that can be used to develop Simulation Models that simulate the complex dynamics of Digital Businesses and the user interactions between users of a digital product. Such Simulation models can be used for a variety of purposes such as simple forecasting, analysing the impact of market disturbances, analysing the impact of changes in pricing models and optimising the pricing for maximum revenue generation or a balance between growth in usage and revenue generation. These models can be developed for a mature enterprise with a large historical record of user growth rate as well as for early stage enterprises without much historical data. Through three case studies, the thesis demonstrates the applicability of the Framework and its potential applications.

A systematic methodology to analyse the performance and design configurations of business interoperability in cooperative industrial networks

This thesis proposes a methodology for modelling business interoperability in a context of cooperative industrial networks. The purpose is to develop a methodology that enables the design of cooperative industrial network platforms that are able to deliver business interoperability and the analysis of its impact on the performance of these platforms. To achieve the proposed objective, two modelling tools have been employed: the Axiomatic Design Theory for the design of interoperable platforms; and Agent-Based Simulation for the analysis of the impact of business interoperability. The sequence of the application of the two modelling tools depends on the scenario under analysis, i.e. whether the cooperative industrial network platform exists or not. If the cooperative industrial network platform does not exist, the methodology suggests first the application of the Axiomatic Design Theory to design different configurations of interoperable cooperative industrial network platforms, and then the use of Agent-Based Simulation to analyse or predict the business interoperability and operational performance of the designed configurations. Otherwise, one should start by analysing the performance of the existing platform and based on the achieved results, decide whether it is necessary to redesign it or not. If the redesign is needed, simulation is once again used to predict the performance of the redesigned platform. To explain how those two modelling tools can be applied in practice, a theoretical modelling framework, a theoretical Axiomatic Design model and a theoretical Agent-Based Simulation model are proposed. To demonstrate the applicability of the proposed methodology and/or to validate the proposed theoretical models, a case study regarding a Portuguese Reverse Logistics cooperative network (Valorpneu network) and a case study regarding a Portuguese construction project (Dam Baixo Sabor network) are presented. The findings of the application of the proposed methodology to these two case studies suggest that indeed the Axiomatic Design Theory can effectively contribute in the design of interoperable cooperative industrial network platforms and that Agent-Based Simulation provides an effective set of tools for analysing the impact of business interoperability on the performance of those platforms. However, these conclusions cannot be generalised as only two case studies have been carried out. In terms of relevance to theory, this is the first time that the network effect is addressed in the analysis of the impact of business interoperability on the performance of networked companies and also the first time that a holistic approach is proposed to design interoperable cooperative industrial network platforms. Regarding the practical implications, the proposed methodology is intended to provide industrial managers a management tool that can guide them easily, and in practical and systematic way, in the design of configurations of interoperable cooperative industrial network platforms and/or in the analysis of the impact of business interoperability on the performance of their companies and the networks where their companies operate.

Portuguese footwear

This case study deals with the reasons why the Portuguese Footwear Cluster evolved from a small industry focused on the Portuguese internal market into a high-tech industry capable of designing and producing some of the best and most expensive shoes in the world. It went from using the low labor costs of an under-developed economy to produce long series of shoes for pre-designated brands in Northern Europe to having the ability to produce some of the highest quality shoes in the world, in small orders, designed and delivered in record timing, while offering a service of excellence. In 1960, when Portugal became a founding member of EFTA, the footwear industry in Portugal was globally irrelevant, producing low quality shoes directed to the puny internal market and its African colonies. The new free trade zone with economies much more developed that itself, led to the transfer of the labor-intensive, low skilled manufacture from the UK and Scandinavian countries to Portugal. Mostly through joint ventures, the industry was able to mechanize itself so it could produce shoes in long series at low prices. It grew based on that model up until the 1990s, when the emergence of the Asian countries meant either a different strategy or extinction. Taking advantage of a clarified leadership of its trade association, it used the European funds made available to it during the 1990s, to modernize its factory floors, so it could become more nimble and flexible, expand its design capabilities and dramatically change its image abroad. The role of the trade association, APICCAPS, was instrumental throughout the process going well beyond what came to be expected of trade associations. It used its privileged position to provide understanding regarding the current situation and competitive landscape, alerting for changes ahead and at the same time providing a strategic vision on how to deal with the challenges. Moreover, it helped companies get the resources they needed by creating a research center in collaboration with a University, by creating a process that allowed companies to learn from each other via the show casing of projects sponsored by the association or by helping industrials traveling to locations where new customers could be found. The case study provides insight on how the trade association leadership, which has no formal authority over its members, was able to guide and motivate an industry through a consistent positive approach. That approach focused on the solutions, on the opportunities and on the success stories of companies in the cluster rather than on what was wrong or needed to be addressed. Based on this case, one could use the leadership role of the trade association to discuss and change leaders’ roles and styles in other sectors or even companies.

Development of innovative hybrid sandwich panel slabs: Experimental results

The authors appreciate the collaboration of the following labs: Civitest for developing DHCC materials, PIEP for conducting VARTM process (Eng. Luis Oliveira) and Department of Civil Engineering of Minho University to perform the tests (Mr. Antonio Matos and Eng. Marco Jorge).

Inkjet printing technology for flexible pressure sensors

Tese de Doutoramento Ciência e Engenharia de Polímeros e Compósitos.

Firm innovation and co-location in Portugal

This paper investigates the geographical distribution and concentration of firms’ innovation persistence and innovation type (product and process) based on three waves of the Portuguese Community Innovation Survey data covering the period 1998–2006. The main findings are: 1) both innovation persistence and innovation type are asymmetrically distributed across Portuguese regions, 2) the degree of correlation between geographical location and innovative output varies with the innovation type, and 3) the correlation between geographical unit and innovation increases when the spatial unit of analysis is narrower. The results suggest that the firms’ choices of geographical location have a long-lasting effect, engendering no equal probabilities of being persistently innovative.