Implementação de um modelo de erosão para a simulação de carreiras dos Oficiais da Marinha Portuguesa

Em outubro de 2012, a Direção de Análise e Gestão da Informação (DAGI), em colaboração com a Superintendência do Pessoal (SP) e Direção do Pessoal (DP), iniciou o desenvolvimento de um protótipo de simulador, que designou por “Protótipo Fluxo de Carreiras”. Este simulador permite parametrizar diversos fatores que condicionam o desenvolvimento de carreira dos militares e que estão associados a mecanismos reguladores de carreira que se encontram vertidos no Estatuto dos Militares das Forças Armadas (EMFAR). Para cada ano do período de simulação, a situação de cada militar de uma determinada classe é atualizada e são verificadas as condições para a ocorrência de promoções e passagens à reserva. O evento “passagem à reserva” de um militar pode ter origem em regras determinísticas (exemplo: militar atinge a idade limite de passagem à reserva no seu posto) ou em condições estocásticas ou aleatórias (exemplos: óbito, exclusão da promoção, requerer voluntariamente a passagem à reserva, etc.). Estas últimas situações resultam do fenómeno de erosão dos quadros que pode ser observado a partir do histórico de saídas desta natureza. Até 2015, o simulador de carreiras não comtemplava um modelo de erosão, pelo que os resultados disponibilizados (indicadores de fluxo de carreira) dependiam exclusivamente de mecanismos determinísticos. Desta forma estes resultados apresentam uma natureza “pessimista” e com fraca aderência à realidade. O presente trabalho tem como objetivo construir um modelo descritivo da erosãodos militares oficiais da Marinha, tendo por base dados de saídas (excetuando saídas relacionadas com regras determinísticas previstas no EMFAR) no período de 2008 a2015. Para cada classe da categoria de oficiais é estimada uma função de probabilidadecondicional ao tempo de serviço efetivo ou à idade do militar que representa apropensão para um militar sair do quadro antes de ser verificada uma condição determinística. Estas funções foram integradas no simulador de carreiras para que os resultados possam reproduzir a componente de erosão. Usando o método de simulação de Monte Carlo é possível obter a distribuição dos indicadores de fluxo de carreira. Porfim, objetiva-se realizar uma comparação entre uma simulação com fatores estocásticos (com erosão) e uma simulação considerando apenas fatores determinísticos (semerosão). Este trabalho visa refletir o panorama atual da erosão de pessoal na Marinha, permitindo assim melhorar a qualidade das previsões de efetivos ao longo do tempo bem como aumentar a capacidade de intervenção e resposta na identificação e correção antecipada de possíveis estruturações.

Evaluation of breeding strategies for polledness in dairy cattle using a newly developed simulation framework for quantitative and Mendelian traits

Background: Intensified selection of polled individuals has recently gained importance in predominantly horned dairy cattle breeds as an alternative to routine dehorning. The status quo of the current polled breeding pool of genetically-closely related artificial insemination sires with lower breeding values for performance traits raises questions regarding the effects of intensified selection based on this founder pool. Methods: We developed a stochastic simulation framework that combines the stochastic simulation software QMSim and a self-designed R program named QUALsim that acts as an external extension. Two traits were simulated in a dairy cattle population for 25 generations: one quantitative (QMSim) and one qualitative trait with Mendelian inheritance (i.e. polledness, QUALsim). The assignment scheme for qualitative trait genotypes initiated realistic initial breeding situations regarding allele frequencies, true breeding values for the quantitative trait and genetic relatedness. Intensified selection for polled cattle was achieved using an approach that weights estimated breeding values in the animal best linear unbiased prediction model for the quantitative trait depending on genotypes or phenotypes for the polled trait with a user-defined weighting factor. Results: Selection response for the polled trait was highest in the selection scheme based on genotypes. Selection based on phenotypes led to significantly lower allele frequencies for polled. The male selection path played a significantly greater role for a fast dissemination of polled alleles compared to female selection strategies. Fixation of the polled allele implies selection based on polled genotypes among males. In comparison to a base breeding scenario that does not take polledness into account, intensive selection for polled substantially reduced genetic gain for this quantitative trait after 25 generations. Reducing selection intensity for polled males while maintaining strong selection intensity among females, simultaneously decreased losses in genetic gain and achieved a final allele frequency of 0.93 for polled. Conclusions: A fast transition to a completely polled population through intensified selection for polled was in contradiction to the preservation of high genetic gain for the quantitative trait. Selection on male polled genotypes with moderate weighting, and selection on female polled phenotypes with high weighting, could be a suitable compromise regarding all important breeding aspects.

Reconfiguration of distribution networks to minimize loss and disruption costs using genetic algorithms

In this paper a computational implementation of an evolutionary algorithm (EA) is shown in order to tackle the problem of reconfiguring radial distribution systems. The developed module considers power quality indices such as long duration interruptions and customer process disruptions due to voltage sags, by using the Monte Carlo simulation method. Power quality costs are modeled into the mathematical problem formulation, which are added to the cost of network losses. As for the EA codification proposed, a decimal representation is used. The EA operators, namely selection, recombination and mutation, which are considered for the reconfiguration algorithm, are herein analyzed. A number of selection procedures are analyzed, namely tournament, elitism and a mixed technique using both elitism and tournament. The recombination operator was developed by considering a chromosome structure representation that maps the network branches and system radiality, and another structure that takes into account the network topology and feasibility of network operation to exchange genetic material. The topologies regarding the initial population are randomly produced so as radial configurations are produced through the Prim and Kruskal algorithms that rapidly build minimum spanning trees. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

A hybrid probabilistic criterion for market-based transmission expansion planning

Market-based transmission expansion planning gives information to investors on where is the most cost efficient place to invest and brings benefits to those who invest in this grid. However, both market issue and power system adequacy problems are system planers’ concern. In this paper, a hybrid probabilistic criterion of Expected Economical Loss (EEL) is proposed as an index to evaluate the systems’ overall expected economical losses during system operation in a competitive market. It stands on both investors’ and planner’s point of view and will further improves the traditional reliability cost. By applying EEL, it is possible for system planners to obtain a clear idea regarding the transmission network’s bottleneck and the amount of losses arises from this weak point. Sequentially, it enables planners to assess the worth of providing reliable services. Also, the EEL will contain valuable information for moneymen to undertake their investment. This index could truly reflect the random behaviors of power systems and uncertainties from electricity market. The performance of the EEL index is enhanced by applying Normalized Coefficient of Probability (NCP), so it can be utilized in large real power systems. A numerical example is carried out on IEEE Reliability Test System (RTS), which will show how the EEL can predict the current system bottleneck under future operational conditions and how to use EEL as one of planning objectives to determine future optimal plans. A well-known simulation method, Monte Carlo simulation, is employed to achieve the probabilistic characteristic of electricity market and Genetic Algorithms (GAs) is used as a multi-objective optimization tool.

Gauge P-representations for quantum-dynamical problems: Removal of boundary terms

P-representation techniques, which have been very successful in quantum optics and in other fields, are also useful for general bosonic quantum-dynamical many-body calculations such as Bose-Einstein condensation. We introduce a representation called the gauge P representation, which greatly widens the range of tractable problems. Our treatment results in an infinite set of possible time evolution equations, depending on arbitrary gauge functions that can be optimized for a given quantum system. In some cases, previous methods can give erroneous results, due to the usual assumption of vanishing boundary conditions being invalid for those particular systems. Solutions are given to this boundary-term problem for all the cases where it is known to occur: two-photon absorption and the single-mode laser. We also provide some brief guidelines on how to apply the stochastic gauge method to other systems in general, quantify the freedom of choice in the resulting equations, and make a comparison to related recent developments.

A novel, open access, elliptical cross-section magnet for paediatric MRI

Almost all clinical magnetic resonance imaging systems are based on circular cross-section magnets. Recent advances in elliptical cross-section RF probe and gradient coil hardware raise the question of the possibility of using elliptical cross-section magnet systems, This paper presents a methodology for calculating rapidly the magnetic fields generated by a multi-turn coil of elliptical cross-section and incorporates this in a stochastic optimization method for magnet design, An open magnet system of elliptical cross-section is designed that both reduces the claustrophobia for the patients and allows ready access by attending physicians, The magnet system is optimized for paediatric use, The coil geometry produced by the optimization method has several novel features.

A simple design methodology for elliptical cross-section, transverse, asymmetric, head gradient coils for MRI

A simple design process for the design of elliptical cross-section, transverse gradient coils for use in magnetic resonance imaging (MRI) is presented. This process is based on a flexible stochastic optimization method and results in designs of high linearity and efficiency with low switching times. A design study of a shielded, transverse asymmetric elliptical coil set for use in neural imaging is presented and includes the minimization of the torques experienced by the gradient set.

Esforços hidrodinâmicos em comportas verticais (Downpull)

O downpull é uma força gerada pelo efeito do escoamento em comportas planas com estanquidade a jusante e pode condicionar, de forma determinante, o dimensionamento do órgão de manobra e a preponderância de fecho de uma comporta vertical em condições de emergência. Neste trabalho é desenvolvido um modelo de cálculo analítico para a obtenção do downpull e um modelo de simulação numérica com Computational Fluid Dynamics (CFD). O modelo analítico desenvolvido foi exposto numa folha de cálculo e permite a obtenção de resultados em poucos minutos, factor essencial sob o ponto de vista económico. O modelo em CFD tem como principal objectivo a validação do modelo analítico. Sendo um modelo mais complexo e dispendioso em termos de tempo despendido, apenas poderá ser utilizado em situações pontuais que exijam um maior rigor nos resultados obtidos.

Caracterização bidimensional de um canal rádio Wimax

Com o crescimento previsível e exponencial das redes de comunicações móveis motivado pela mobilidade, flexibilidade e também comodidade do utilizador levam a que este se torne na fatia mais importante do mundo das telecomunicações dos dias que correm. Assim é importante estudar e caracterizar canais rádio para as mais diversas gamas de frequências utilizadas nas mais variadas tecnologias. O objectivo principal desta dissertação de Mestrado é caracterizar um canal rádio para a tecnologia sem fios Worldwide Inter-operability for Microwave Access (Wimax para as frequências de 3,5 GHz e 5 GHz) actualmente vista pela comunidade científica como a tecnologia sem fios com maiores perspectivas de sucesso. Para tal, determinaram-se o Perfil de Atraso de Potência (PAP) e também a Potência em Função da Distância (PFD) recorrendo ao método computacional de simulação Finite-Difference Time-Domain (FDTD). De forma a estudar e caracterizar o canal rádio, em termos de desvanecimento relativo ao espalhamento de atraso, usaram-se dois métodos alternativos que têm como entrada o PAP. Para caracterizar o canal quanto ao desvanecimento baseado em espalhamento de Doppler, recorreu-se também a duas técnicas alternativas tendo como entrada o PFD. Em ambas as situações os dois métodos alternativos convergiram para os mesmos resultados. A caracterização é feita em dois cenários diferentes: um em que consideramos que a maioria dos obstáculos são condutores eléctricos perfeitos (CEP) e que passaremos a designar Cenário PEC, e um segundo cenário em que os obstáculos têm propriedades electromagnéticas diferentes, e que passará a ser designado por Cenário MIX. Em ambos os cenários de análise concluiu-se que o canal é plano, lento e sem ISI.

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.

Aplicação de ferramentas de simulação estocástica na área de planeamento de uma empresa de abastecimento de água

No presente trabalho procura-se evidenciar algumas soluções para aplicação de simulação estocástica num contexto de gestão dos ativos, aplicado a um sistema de abastecimento de água, tirando partido da informação disponível sobre a manutenção que vem realizando, ao longo dos anos. Procura-se também descrever como estas metodologias podem ser aplicadas noutros casos, futuramente, beneficiando ainda da recolha de informação de colaboradores da empresa, com experiência no cargo e com elevado conhecimento do funcionamento das infraestruturas. A simulação estocástica é uma área cujas ferramentas podem dar uma preciosa ajuda no processo de tomada de decisão. Por outro lado, as organizações preocupam-se, cada vez mais, com o tema da gestão de ativos e com os custos a si associados, começando a investir mais tempo e dinheiro nessa matéria com o objetivo de delinearem estratégias para aumentar o período de vida útil dos seus ativos e otimizarem os seus investimentos de renovação. Nesse contexto, evidencia-se que um adequado plano de intervenções de manutenção e operação é uma boa metodologia, para garantir a redução de falhas no sistema de abastecimento de uma empresa desse setor, bem como garantir que as infraestruturas se encontram em condições de funcionamento. Contudo, esta abordagem tradicional não será suficiente para garantir as melhores práticas e os objetivos que se pretendem alcançar com uma gestão de ativos atual. O trabalho inclui, ainda, um estudo de caso com que se aplicaram as ferramentas estudadas a um caso real de um grupo de bombagem, de uma das Estações Elevatórias da empresa.

Improvement of in silico strain engineering methods in Saccharomyces cerevisiae

PhD thesis in Bioengineering

Programa com abordagem probabilística do sistema de avaliação de qualidade de taludes Slope Quality Index (SQI)

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Traffic forecasts under uncertainty and capacity constraints

Traffic forecasts provide essential input for the appraisal of transport investment projects. However, according to recent empirical evidence, long-term predictions are subject to high levels of uncertainty. This paper quantifies uncertainty in traffic forecasts for the tolled motorway network in Spain. Uncertainty is quantified in the form of a confidence interval for the traffic forecast that includes both model uncertainty and input uncertainty. We apply a stochastic simulation process based on bootstrapping techniques. Furthermore, the paper proposes a new methodology to account for capacity constraints in long-term traffic forecasts. Specifically, we suggest a dynamic model in which the speed of adjustment is related to the ratio between the actual traffic flow and the maximum capacity of the motorway. This methodology is applied to a specific public policy that consists of suppressing the toll on a certain motorway section before the concession expires.