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The Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) technology, based on the IEEE 802.16 standard, is a solution for broadband wireless access metropolitan networks, developed to support a wide variability of real-time and non-real time applications. Different from the traditional wireless networks, the IEEE 802.16 standard defines, in the medium access layer, mechanisms to support the Quality of Service (QoS) for the applications. Among these mechanisms, we highlight the scheduling and the Connection Admission Control (CAC). However, the IEEE 802.16 does not define the policies that must be used in the implementation of the scheduling and CAC mechanisms. The scheduling mechanism aims at guarantying the efficient utilization of the bandwidth resources, and thus, promotes the effective use of the wireless link. The CAC mechanism aims at restricting the number of existing connections simultaneously in order to avoid that the wireless link is saturated. This thesis shows a new and efficient scheduling algorithm to uplink traffic in the Base Station (BS). The proposed algorithm is developed to be totally dynamic, mainly in networks that use adaptive modulation functions. Using a cross-layer approach, a deadline based scheme was developed, aiming at minimizing the end-to-end delay for the real-time applications. Moreover, the proposed algorithm interacts with the polling mechanism of the BS, and controls the periodicity of unicast polling to real-time and non-real-time applications, in accordance with the QoS requirements of the applications. Moreover, to avoid the wireless link being saturated for an excessive number of connections, a CAC mechanism that interacts with the proposed scheduling algorithm was developed. The CAC mechanism was also developed using a cross-layer approach. Simulations results show the efficiency of the proposed scheduling algorithm and of the CAC mechanism, mainly in environments where an adaptive modulation was used. A tecnologia Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), baseada no padrão IEEE 802.16, é uma solução para redes de acesso sem fio de banda larga desenvolvida para dar suporte a uma grande variedade de aplicações de tempo real e não tempo real. Diferente das redes sem fio tradicionais, o padrão IEEE 802.16 define, na camada de controle de acesso ao meio, mecanismos para dar suporte à Qualidade de Serviço (Quality of Service - QoS) para as aplicações. Dentre tais mecanismos, destacam-se o escalonamento e o controle de admissão de conexões (Connection Admission Control - CAC). Entretanto, o padrão IEEE 802.16 não define as políticas que devem ser utilizadas na implementação de tais mecanismos. O mecanismo de escalonamento tem como objetivo garantir a utilização eficiente do recurso largura de banda e, desta forma, promover o uso eficaz do enlace sem fio. O mecanismo de CAC tem como objetivo restringir o número de conexões existentes simultaneamente na rede, a fim de evitar que o enlace sem fio seja saturado. Esta tese apresenta um novo e eficiente algoritmo de escalonamento para o tráfego uplink, a ser utilizado no escalonador uplink localizado na estação base (Base Station BS). O algoritmo proposto foi desenvolvido para ser totalmente dinâmico, principalmente em redes que utilizam as funções de modulação adaptativa. Utilizando uma abordagem cross-layer, um esquema baseado em deadlines foi desenvolvido. Seu objetivo é minimizar o atraso máximo fim a fim para as aplicações de tempo real. Além disso, o algoritmo proposto interage com o mecanismo de gerenciamento de polling da estação base, e controla a periodicidade do envio do polling unicast para as aplicações de tempo real e não tempo real, de acordo com os requisitos de QoS das aplicações. Ademais, para evitar que o enlace sem fio seja saturado por um número excessivo de conexões, desenvolveu-se um mecanismo de CAC que interage com o algoritmo de escalonamento proposto, o qual também utiliza a abordagem cross-layer. Resultados de simulação mostraram a eficiência do algoritmo de escalonamento proposto, bem como do mecanismo de CAC associado, principalmente em ambientes onde utilizou-se modulação adaptativa. Doutor em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) In this work, a continuous flow protocol to prepare (-)-pinocarvone, (-)-trans- pinocarveol and (+)-myrtenal from (+)--pinene, (-)--pinene and -pinene through photooxygenation reactions was described. Furthermore, taking into account that the development of this protocol under continuous flow involves a large number of variables (flow, concentration, productivity, yield, oxygen pressure, and residence time), a new index was created to cover part of these variables (concentration, yield, and productivity), thus facilitating the analysis of the obtained data and the choice of the best and most productive reactional condition; this index was named as Efficiency. With the developed continuous protocol in hand, it was possible to perform the first description of the continuous synthesis of these derivatives on a multigram scale with the following isolated yields: (-)-pinocarvone (12.57 g, 73 %), (+)-pinocarvone (13.56 g, 76%), (-)-trans-pinocarveol (10.83 g, 61%) and (+)-trans-pinocarveol (10.66 g, 62%) in experiments performed in up to 24 h. In addition, promising results were obtained for the synthesis of (+)-myrtenal with a productivity of 9.05 g.day-1, a relevant result to be considered in future investigations. Neste trabalho foi desenvolvido um protocolo de síntese química em regime de fluxo contínuo para efetuar de maneira segura e escalonada a preparação da (-)-pinocarvona, (-)-trans-pinocarveol, (+)-mirtenal a partir de reações de foto-oxigenação do (+)--pineno, (-)--pineno e -pineno. Além disso, sabendo que o desenvolvimento deste protocolo em fluxo leva em consideração um número grande de variáveis, (fluxo, concentração, produtividade, rendimento, pressão de oxigênio e tempo de residência), foi elaborado um novo índice que abrange parte dessas variáveis (concentração, rendimento e produtividade, facilitando a análises dos dados obtidos e a escolha da melhor e mais produtiva condição reacional; este índice recebeu o nome de Eficiência. Com o procedimento em fluxo desenvolvido foi possível realizar a primeira descrição da síntese contínua destes derivados em escala multigrama com rendimentos isolados da (-)-pinocarvona (12,57 g, 73 %), (+)-pinocarvona (13,56 g, 76 %), (-)-trans-pinocarveol (10,83 g, 61 %) e (+)-trans-pinocarveol (10,66 g, 62 %) em experimentos de até 24h ininterruptos. Além disto, foram obtidos resultados promissores para a síntese do (+)-mirtenal com produtividade de 9,05 g.dia-1, um resultado importante para ser levado em conta em futuras investigações.Neste trabalho foi desenvolvido um protocolo de síntese química em regime de fluxo contínuo para efetuar de maneira segura e escalonada a preparação da (-)-pinocarvona, (-)-trans-pinocarveol, (+)-mirtenal a partir de reações de foto-oxigenação do (+)--pineno, (-)--pineno e -pineno. Além disso, sabendo que o desenvolvimento deste protocolo em fluxo leva em consideração um número grande de variáveis, (fluxo, concentração, produtividade, rendimento, pressão de oxigênio e tempo de residência), foi elaborado um novo índice que abrange parte dessas variáveis (concentração, rendimento e produtividade, facilitando a análises dos dados obtidos e a escolha da melhor e mais produtiva condição reacional; este índice recebeu o nome de Eficiência. Com o procedimento em fluxo desenvolvido foi possível realizar a primeira descrição da síntese contínua destes derivados em escala multigrama com rendimentos isolados da (-)-pinocarvona (12,57 g, 73 %), (+)-pinocarvona (13,56 g, 76 %), (-)-trans-pinocarveol (10,83 g, 61 %) e (+)-trans-pinocarveol (10,66 g, 62 %) em experimentos de até 24h ininterruptos. Além disto, foram obtidos resultados promissores para a síntese do (+)-mirtenal com produtividade de 9,05 g.dia-1, um resultado importante para ser levado em conta em futuras investigações. 132701/2020-0

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Informática, The Edge Computing paradigm aims at leveraging the computational and storage capabilities of Internet of Things (IoT) devices, while resorting to Cloud Computing services for more demanding processing tasks that cannot be done at commodity devices. However, deploying distributed services across Edge and Cloud nodes raises new challenges that must be addressed. Namely, the choice of what nodes run each service component may be critical for ensuring an efficient service for users. For example, if two critical components, that must frequently exchange data, are placed in different geographic locations, the whole performance of the service will be affected. Therefore, these geographically dispersed environments demand new orchestration and distribution systems for hybrid Cloud and Edge environments, based on geographic location, service demand, business objectives, laws, and regulations. This thesis proposes Geolocate, a generic scheduler for workload orchestration and distribution across heterogeneous and geographically distant nodes. In more detail, it provides the design and implementation of a scheduling and placement algorithm based on nodes’ geographic location and resource availability and a fully functional prototype, integrating Geolocale with KubeEdge, an edge computing orchestration platform based on Kubernetes. The experimental results show that as the network latency and amount of data being transmitted between nodes increases, so does the response time for applications resorting to these distributed deployments. Our evaluation of an e-commerce application shows that the use of Geolocate can reduce, relative to KubeEdge’s default-scheduler, the average response time for requests by about 85%., O paradigma da Computação na Borda visa alavancar as capacidades computacionais e de armaze namento dos dispositivos Internet of Things (IoT), ao mesmo tempo que recorre aos serviços de Computa ção em Nuvem para tarefas de processamento mais exigentes que não podem ser feitas em dispositivos comuns. No entanto, a implementação de serviços distribuídos através de nós na Nuvem e na Borda levanta novos desafios que devem ser resolvidos. Nomeadamente, a escolha dos nós que executam cada componente do sistema pode ser fundamental para assegurar um serviço eficiente para os utilizadores. Por exemplo, se dois componentes críticos, que devem frequentemente trocar dados, forem colocados em localizações geográficas diferentes, todo o desempenho do serviço será afectado. Assim sendo, es tes ambientes geograficamente dispersos necessitam de novos sistemas de orquestração e distribuição para ambientes híbridos de Cloud e Edge, com base na localização geográfica, utilização dos serviços, objectivos empresariais, leis, e regulamentos. Esta tese propõe o sistema Geolocate, um scheduler genérico para orquestração e distribuição de cargas de trabalho em nós heterogéneos e geograficamente distantes. Em detalhe, esta tese fornece o design e implementação de um algoritmo de scheduling baseado na localização geográfica dos nós e na disponibilidade de recursos, e ainda um protótipo totalmente funcional, integrando Geolocale com KubeEdge, uma plataforma de orquestração computacional de borda baseada em Kubernetes. Os resultados experimentais mostram que à medida que a latência da rede e a quantidade de dados transmitidos entre nós aumenta, aumenta também o tempo de resposta das aplicações que recorrem a estas implantações distribuídas. A nossa avaliação de uma aplicação de e-commerce mostra que a utilização de Geolocate pode reduzir, relativamente ao scheduler por defeito de KubeEdge, o tempo médio de resposta aos pedidos em geral em cerca de 85%.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma modelagem da alocação de Policiais Penais da Superintendência dos Serviços Penitenciários (SUSEPE) e desenvolver um método de resolução. Tal objetivo será resolvido por meio da utilização de métodos de otimização, os quais podem ser encontrados na literatura com diversas propostas de resolução desse tipo de problema, considerando os métodos exatos, utilizando solvers, e aproximativos, utilizando a metaheurística GRASP. Apesar de ser amplamente estudada, tal problemática não apresenta uma formulação genérica, sendo necessária uma proposição para casos específicos. Geralmente é utilizada a proposta de redução de custos financeiros, ou o aumento da satisfação de seus integrantes, porém esse trabalho visa aplicar uma resolução experimental em dois passos, abarcando os dois vieses. The present work aims to propose a modeling to allocation of Public Servants from SUSEPE and to develop a resolution method. This objective will be solved through the use of optimization methods, which can be found in the literature with several proposals for solving this type of problem, considering the exact methods, using solvers, and approximations, using the GRASP metaheuristic. Despite being widely studied, this issue does not have a generic formulation, requiring a proposition for specific cases. Generally, the proposal to reduce financial costs or increase the satisfaction of its members is used, but this work aims to apply an experimental solution in two steps, covering both objectivies.

Nesta tese, é proposto um esquema de escalonamento de recursos para transmissão downlink em redes sem fio 5G baseadas nas modulações CP-OFDM (Cyclic Prefix - Orthogonal Frequency Division Multiplexing, Prefixo Cíclico - Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal) e f-OFDM (filtered - OFDM, OFDM - filtrada) com o objetivo de otimizar o retardo médio e a alocação de potência para os usuários. No algoritmo proposto é calculada a taxa de transmissão e determinado o formato de modulação que minimiza a BER (Bits Error Rate, Taxa de Erro de Bits) do sistema. O algoritmo considera além dos modos de transmissão determinados para minimização da BER, o cálculo da vazão ponderada do sistema para otimização do retardo médio dos usuários. Adicionalmente, é proposto um algoritmo para transmissão uplink em redes sem fio 5G com comunicação D2D (Device-to-device, Dispositivo-a-Dispositivo) e múltiplo compartilhamento que aloca inicialmente os recursos para os CUEs (Cellular User Equipments, Equipamentos Celular do Usuário) e posteriormente aloca os recursos da rede para comunicação entre os pares DUEs (D2D User Equipments, Equipamentos D2D do Usuário) baseado na otimização do retardo e da alocação de potência. O algoritmo proposto, denominado DMCG (Delay Minimization Conflict Graph, Grafo de Conflito e Minimização de Retardo), considera a minimização da função de retardo estimado utilizando conceitos de Cálculo de Rede (Network Calculus) para decidir sobre a alocação dos recursos ociosos dos CUEs da rede para os pares DUEs. Os desempenhos dos algoritmos propostos nesta tese para transmissão downlink e uplink são verificados e comparados com outros algoritmos da literatura em termos de parâmetros de QoS (Quality of Service, Qualidade de Serviço) diversos e considerando as tecnologias de agregação de portadora e 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation, Modulação de Amplitude em Quadratura). Nas simulações computacionais também são considerados cenários com propagação por ondas milimétricas e as especificações 5G do Release 15 do 3GPP (3rd Generation Partnership Project, Projeto de Parceria de Terceira Geração). Os resultados das simulações demonstram que os algoritmos propostos para transmissão downlink e uplink apresentam melhor desempenho em termos de vazão e retardo, além de apresentarem tempo de processamento menor comparado a heurísticas de otimização e demais parâmetros de QoS compatíveis com os algoritmos comparados. In this thesis, a resources scheduling scheme is proposed for 5G wireless network based on CP-OFDM (Cyclic Prefix - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) and f-OFDM (filtered - OFDM) modulations in order to optimize the average delay and the power allocation for users. In the proposed approach the transmission rate value is calculated and the modulation format is defined so that minimize system BER (Bits Error Rate). The algorithm considers, in addition to the transmission modes determined to minimize the BER, the calculation of the system's weighted throughput to optimize the users' average delay. Additionally, it is proposed an algorithm for uplink transmission in 5G wireless networks with D2D (Device-to-device) multi-sharing communication which initially allocates resources for the CUEs (Cellular User Equipments) and subsequently allocates network resources for communication between DUEs (D2D User Equipment) pairs based in the optimization of the delay and power allocation. The proposed algorithm, namely DMCG (Delay Minimization Conflict Graph), considers the minimization of the estimated delay function using concepts of Network Calculus to decide on the allocation of idle resources of the network CUEs for DUEs pairs. In this thesis, the performance of the proposed algorithms for downlink and uplink transmission are verified and compared with others algorithms in the literature in terms of several QoS (Quality of Service) parameters and considering the carrier aggregation and 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) technologies. In computational simulations they are also considered scenarios with propagation by millimeter waves and the 5G specifications of the 3GPP (3rd Generation Partnership Project) Release 15. The simulation results show that the algorithms proposed for downlink and uplink transmission provide better system performance in terms of throughput and delay, in addition to presenting lower processing time compared to optimization heuristics and other QoS parameters being compatible to those of the compared algorithms. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás

Orientador: Lee Luan Ling Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Neste trabalho, melhoramos o desempenho dos tradicionais algoritmos de escalonamento de pacotes na rede LTE (Long-Term Evolution) para aplicações de serviços multimídia, usando mecanismos de policiamento de tráfego conhecidas como reguladores de balde furado (do inglês, Leaky bucket). Busca-se atingir a equidade entre classes de serviços, controlando as taxas de chegada de pacotes nas filas de transmissão do escalonador. O cenário de simulação considera múltiplos usuários movimentando-se aleatoriamente a duas velocidades diferentes envolvendo os fluxos de tráfego de vídeo e VoIP. A avaliação de desempenho foi realizada em termos de parâmetros de qualidade de serviço, como atraso de pacotes, taxa de perda de pacotes e vazão média para tráfego de vídeo e VoIP. Os resultados da simulação confirmam que os escalonadores com tráfego de entrada policiado fornecem melhor desempenho para serviços em tempo real, especialmente aqueles que envolvem tráfego de vídeo Abstract: In this work, we improve the performance of traditional packet-scheduling algorithms in Long-Term Evolution (LTE) for multimedia service applications, using traffic policing mechanisms known as leaky bucket regulation. It seeks to achieve fairness between classes of services, controlling the arrival rates of packets in the transmission queues of the scheduler. The simulation scenario considers multiple users randomly moving at two different speeds using video and VoIP traffic flows. The performance evaluation was performed in terms of quality of service parameters, such as packet delay, packet loss rate and average throughput for video and VoIP traffic. Simulation results confirm that schedulers with polled input traffic provide better performance for realtime services, especially those involving video traffic Mestrado Telecomunicações e Telemática Mestra em Engenharia Elétrica

Este trabalho propõe a utilização de um algoritmo de aprendizagem por reforço (AR) para controlar a transmissão de pacotes de múltiplos dispositivos em um sistema de comunicação sem fio baseado no conceito de Internet das Coisas (IdC) Cognitivo. A abordagem proposta consiste em adotar uma cadeia de Markov para modelar os estados do sistema de comunicação e suas transições, fornecendo os parâmetros necessários para determinar ações para o sistema através de um algoritmo Q-Learning. O trabalho contém uma avaliação do desempenho do algoritmo desenvolvido em comparação aos de alguns algoritmos de escalonamento conhecidos na literatura em termos de vários parâmetros, tais como: função de utilidade, vazão, ocupação do buffer, taxa de perda de pacotes, etc. This paper proposes a utilization of a reinforcement learning (RL) algorithm to control the packet transmission of multiple devices of a Cognitive Internet of Things (IoT) wireless communication system. The proposed approach consists of adopting a Markov chain to model the states of the communication system and its transitions, providing the required parameters to determine actions to the system using a Q-Learning algorithm. This paper also presents a performance evaluation of the developed algorithm in comparison to some scheduling algorithms in terms of: utility function, flow rate, buffer occupancy, packet loss rate, etc. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Dissertação de Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia This work is based on a curricular internship at the startup SimpleAxis, in Portugal, as part of the Masters in Industrial and Management Engineering at the University of Coimbra. Its main objective is to propose a solution related to the production scheduling of Castro Wood Floors enterprise, in order to minimize the makespan and the tardiness in deliveries in order to optimize the production process creating new opportunities of development to the company.In this sense, initially, a detailed characterization of the problem and of its restrictions was carried out to make it possible to look at the theoretical framework searching for the most suitable method to solve it.In this context, after analyzing several methods, seeing the most used and recurring in the literature, it was found out that the creation of a genetic algorithm would be an efficient method to solve the type of problem to be tackled in the environment of a flexible job shop.The model was implemented in Python programming language and tested to find the parameters that would achieve the best results for different instances. The best results were compared with those obtained by the algorithm used by SimpleAxis, to validate the capacity of the developed model.The comparison between the two algorithms, led to the conclusion that the model presented in this paper is efficient and not only produced better results than those achieved by SimpleAxis, but also ran in shorter computing time, meeting the initially proposed goals. O trabalho desenvolvido nesta dissertação segue um estágio curricular na startup SimpleAxis, em Portugal, inserido no Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial da Universidade de Coimbra. O seu objetivo principal é propor uma solução para escalonar as encomendas da empresa Castro Wood Floors, minimizando o makespan e os atrasos nas entregas, de forma a otimizar a o processo de produção criando novas oportunidade de desenvolvimento para a empresa, uma vez que Deste modo, inicialmente foi feita a caracterização detalhada do problema e das suas restrições e, a partir disso, foi possível direcionar o enquadramento teórico em busca do método mais adequado para solucioná-lo. Neste contexto, e após a análise dos vários métodos possíveis, dos mais utilizados e recorrentes na literatura, verificou-se que a criação de um algoritmo genético seria um método eficaz para resolver o tipo de problema em questão que se enquadra num job shop flexível.A implementação do modelo foi elaborada em linguagem de programação Python e testada para que se pudessem encontrar os parâmetros que trouxessem os melhores resultados para diferentes instâncias. Os melhores resultados foram analisados e comparados com os resultados obtidos pelo algoritmo feito pela startup SimpleAxis, para validar a capacidade do modelo desenvolvido.A partir desta comparação, foi possível concluir que o modelo criado é eficiente e não só gerou resultados melhores do que os alcançados pela SimpleAxis, como também o fez com tempos de computação menores tendo, portanto, alcançado os objetivos inicialmente propostos.

The scaling up of the wet process and the design of a coating line to produce edible films, require the consideration of several factors such as, the film formulation, drying kinetics of the films, and the selection of a suitable support material in which to pour the solution. This work aimed to select the most suitable material for the construction of a conveyor belt for the fabrication of edible films through the wet process. The surface properties of the starch film-forming solution were determined. Several commercial materials for conveyor belts were tested. The film-forming solution spreadability and work of adhesion were determined. The mechanical behavior of the dry film was evaluated through mechanical properties and peeling resistance. All materials tested showed good performance under the operational conditions assayed to obtain edible films. Finally, the polyurethane band was chosen due to its appropriate performance and lower cost. Resumo O escalonamento do processo a úmido e o design de uma linha de revestimento para a produção de filmes comestíveis exigem a consideração de vários fatores, como a formulação do filme, a cinética de secagem dos filmes e a seleção de um material de suporte adequado no qual será despejada a solução. O objetivo deste trabalho foi selecionar o material mais adequado para a esteira transportadora, a fim de construir equipamentos para a fabricação de filmes comestíveis através do processo a úmido. As propriedades da superfície da solução filmogênica de amido foram determinadas. Vários materiais comerciais para esteira transportadora foram testados. A dispersibilidade da solução filmogênica e o trabalho de adesão foram determinados. O comportamento mecânico do filme seco foi avaliado por meio das propriedades mecânicas e da resistência ao destacamento. Todos os materiais testados apresentaram bom desempenho nas condições operacionais testadas para obtenção de filmes comestíveis. Finalmente, a esteira de poliuretano foi escolhida devido ao seu desempenho adequado e menor custo.

Submitted by Ana Maria de Sousa Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2022-01-05T12:03:28Z No. of bitstreams: 1 DM_CatiaLeao_2021_MEEC.pdf: 6195940 bytes, checksum: 4212a8c4d75c1c1f598234da074f707a (MD5) Approved for entry into archive by Ana Maria de Sousa Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2022-01-05T12:04:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DM_CatiaLeao_2021_MEEC.pdf: 6195940 bytes, checksum: 4212a8c4d75c1c1f598234da074f707a (MD5) Made available in DSpace on 2022-01-05T12:04:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_CatiaLeao_2021_MEEC.pdf: 6195940 bytes, checksum: 4212a8c4d75c1c1f598234da074f707a (MD5) Previous issue date: 2021

Orientador: Diego Jacinto Fiorotto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Aplicadas Resumo: O escalonamento de pessoas é um problema comum que as instituições de saúde freqüentemente enfrentam em todo o mundo. O problema consiste na designação de enfermeiros para fazer turnos baixo a consideração de uma série de restrições relativas às habilidades da força de trabalho, preferências dos funcionários, tempo, normas legais, entre outras. O contexto atual da saúde, onde se espera um aumento da demanda e, ao mesmo tempo, uma redução da força de trabalho, juntamente com o efeito que o escalonamento tem sobre aspectos como custos, aposentadorias antecipadas, rotatividade e satisfação no trabalho em geral, tornou-se uma grande motivação para estudar este problema. O cross-training, entendido como o treinamento de pessoal para trabalhar em outras unidades diferentes de suas unidades dedicadas, tem sido estudado em diferentes cenários de produção e serviços, incluindo a saúde. O principal objetivo deste trabalho é ampliar os trabalhos existentes na literatura que abordam a flexibilidade através do cross-training no problema de escalonamiento de enfermeiras de meio período. Estudamos as formas existentes para incluir este tipo de flexibilidade e propomos duas extensões de um modelo e uma heurística para incorporá-lo. Uma série de experimentos computacionais sobre diferentes problemas mostra que as extensões propostas são funcionais e podem produzir soluções para o problema de escalonamento de enfermeiras abordado. A partir dos experimentos anteriores, obtivemos alguns insights interessantes sobre a flexibilidade mediante cross-training. Em primeiro lugar, nossos resultados reafirmam as conclusões da literatura de que é mais vantajoso investir em intensidade, que é o número de enfermeiros treinados para trabalhar en outas unidades, do que investir em breadth, ou seja, o número de unidades adicionais para as quais um enfermeiro é treinado. Também constatamos que, considerando a ordem das unidades enquanto se utiliza a política conhecida como chaining através da heuristica e o modelo de best chain propostos, podemos captar uma pequena porcentagem de benefícios adicionais quando o investimento em cross-training é relativamente baixo. Finalmente, com diferentes níveis de investimento foi observado um trade-off entre flexibilidade e proporção de tempo de trabalho dedicado para cada unidade em alguns problemas, algo que pode ser relevante em casos em que a eficiência dos enfermeiros é reduzida enquanto trabalham em unidades secundárias, porque, como a teoria sugere, isto pode ter um impacto negativo na qualidade do atendimento Abstract: The rostering or scheduling of personnel is a common problem that health care institutions frequently face worldwide. It consists of assigning nurses to shifts to satisfy a series of constraints relative to the workforce's skills, employee preferences, time, legal regulations among others. The present context of healthcare, where it is expected an increase for demand and at the same time a reduction of workforce, together with the effect that scheduling has over aspects like costs, early retirements, turnovers and job satisfaction in general, have become a great motivation for studying this problem. Cross-training, which consists on training nurses to cover additional units, has been studied in different sectors from manufacturing to healthcare as a flexibility method that can bring good benefits. The main objective of this work is to extend existing works in the literature that address flexibility through cross-training in the mid-term nurse scheduling problem. We study existing forms to include this type of flexibility and propose two model extension and a heuristic to incorporate it. A series of computational experiments over different problems show that the proposed extensions are functional and can produce solutions for the mid-term nurse scheduling problem. From the previous experiments, we derive some interesting insights about cross-training flexibility. First, our results reaffirm findings in the literature that it is more beneficial to invest in intensity, which is the number of cross-trained nurses, than investing in breadth i.e the number of additional units a nurse is trained to. We also found that considering the order of units while using the cross-training policy known as chaining through the proposed heuristic and best chain model can grasp a small percentage of additional benefits when the investment in cross-training is relatively low. Finally, with different levels of investment a trade-off between flexibility and the proportion of dedicated working time for every unit in some problems was observed, something that can be relevant in cases when the efficiency of nurses is reduced while working on secondary units, because, as the theory suggests, this can have a negative impact in the quality of care Mestrado Pesquisa Operacional e Gestão de Processos Mestra em Engenharia de Produção e de Manufatura Funcamp 3082/19

Orientador: Marcelo Lancellotti Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas Resumo: A utilização de vacinas e fármacos de origem imunobiológicas são, na maioria dos casos, estratégias profiláticas eficazes no combate das infecções virais, principalmente na eminência de epidemias de porte mundial. Por esse motivo, este projeto tem como objetivo principal o desenvolvimento de estratégias vacinais contra o Zika vírus (ZIKV) pela produção de um protótipo vacinal em escala piloto utilizando vesículas de membrana externa de Neisseria meningitidis como adjuvante. Foram feitos vários protótipos vacinais se utilizando de variações de concentração, volume, tempo e velocidade de agitação. A partir desses protótipos alguns testes de caracterização foram feitos como a análise do tamanho de partícula e o potencial zeta, onde foi possível determinar o tamanho das nanopartículas, o índice de polidispersão, sendo que as preparações mais promissoras apresentaram o tamanho de 252,1nm ± 71,2nm. Já o índice de polidispersão foi de 0,572?±?0,02, sendo o desvio padrão um pouco elevado devido a presença de partículas virais livres e algumas vesículas fusionadas. Vale ressaltar que a vesícula isolada possui um tamanho de 140 a 160nm e o índice de polidispersão de 0,513 demonstra que não possuímos interferentes na preparação da nossa vesícula (sabe-se que o tamanho da partícula viral de ZIKV vírus está compreendido entre 40 a 60nm). O teste de citotoxicidade feito para analisar se possuem perfis citotóxicos e também demonstrar que o método de neutralização e inativação do protótipo funcionam corretamente. A análise do perfil proteico de algumas das amostras nos revelou que há no proteossoma fusionado duas das proteínas principais do ZIKV, sendo a proteína E, a qual está diretamente envolvida no reconhecimento dos receptores da célula hospedeira, e a proteína C, que está relacionada a montagem do capsídeo, além delas possuírem um papel importante na resposta imune Abstract: The use of vaccines and drugs of immunobiological origin are, in most cases, effective prophylactic strategies in combating viral infections, especially in the face of worldwide epidemics. For this reason, this project has as its main objective the development of vaccine strategies against Zika virus (ZIKV) by producing a pilot-scale vaccine prototype using outer membrane vesicles of Neisseria meningitidis as adjuvant. Several vaccine prototypes were made using variations in concentration, volume, time and speed of agitation. From these prototypes, some characterization tests were carried out, such as the analysis of particle size and zeta potential, where it was possible to determine the size of the nanoparticles, the polydispersion index, with the most promising preparations having a size of 252.1nm ± 71.2 nm. The polydispersion index was 0.572?±0.02, the standard deviation being a little high due to the presence of free viral particles and some fused vesicles. It is noteworthy that the isolated vesicle has a size of 140 to 160nm and the polydispersion index of 0.513 demonstrates that we do not have interference in the preparation of our vesicle (it is known that the size of the viral particle of ZIKV virus is between 40 and 60nm). Cytotoxicity testing done to analyze whether they have cytotoxic profiles and also demonstrate that the prototype's neutralization and inactivation method works correctly. The analysis of the protein profile of some of the samples revealed that there are two major ZIKV proteins in the fused proteosome, namely the E protein, which is directly involved in the recognition of host cell receptors, and the C protein, which is related to capsid assembly, in addition to playing an important role in the immune response Doutorado Ciências Farmacêuticas - Insumos Farmacêuticos Naturais, Biotecnológicos e Sintéticos Doutor em Ciências CAPES 888870974/2020-00

Hoje em dia, as organizações industriais realizam investimentos recorrentes para melhorar os seus processos produtivos e procuram não só a constante redução de custos como também a maximização da sua eficiência e competitividade. O presente trabalho foi elaborado na organização, Américo Coelho Relvas Sucessores, SA. esta tem como atividade principal a produção de variadas cápsulas personalizáveis para garrafas. Todavia, o departamento onde este trabalho é desenvolvido é ainda bastante recente, possui menos de uma década de existência e é, portanto, o setor mais recente da empresa. Este está a ter um elevado crescimento não só no nº de encomendas, mas também em investimento de máquinas. Tudo isto leva a um aumento da dificuldade de escalonamento. Devido à enorme complexidade de problemas de escalonamento em ambiente industrial, houve uma necessidade de desenvolver um modelo recorrendo ao software IBM ILOG CPLEX e um conjunto de ferramentas de suporte para modelar o chão de fábrica deste setor e dar uma melhor resposta ao planeamento de trabalhos. Na parte final deste projecto, o problema e o modelo utilizado para o ultrapassar serão apresentados em pormenor. Simultaneamente, será apresentado um estudo sobre duas funções objectivo a utilizar no modelo, e a que apresentar os melhores resultados será a utilizada no modelo final. Finalmente, é feito um estudo comparativo entre o escalonamento real e o escalonamento feito através do algoritmo criado. Estes resultados são apresentados em detalhe e os mesmos representam uma considerável melhoria de 20% no cumprimento dos prazos de entrega, para além de outros benefícios. Nowadays, industrial organizations frequently allocate investments to improve their production processes and seek not only the constant reduction of costs but also the maximization of their efficiency and competitiveness. This project has been carried out in the organization, Américo Coelho Relvas Sucessores, SA., its main activity is the production of various customizable capsules for bottles. However, the department where this project was carried out is still quite recent, it has less than a decade of existence and is therefore the most recent sector of the company. It is having a high growth not only in the number of orders, but also in machine investment. All of this leads to an increase in the difficulty of scheduling. Due to the enormous complexity of scheduling problems in an industrial environment, there was a need to develop a model using IBM ILOG CPLEX software and a set of support tools to model the manufacturing floor of this sector and provide a better response to job planning. Towards the end of this project, the problem and the model used to overcome the problem will be presented in detail. Simultaneously, a study will be presented on two objective functions that can be used in the model, and the one that presents the best results will be the one used in the final model. Finally, a comparative study is made between the actual scheduling and the scheduling made through the developed algorithm. These results are presented in detail and they represent a considerable 20% improvement in meeting delivery deadlines, in addition to other benefits. Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial

Dissertação de Mestrado em Energia para a Sustentabilidade apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia O desenvolvimento de plásticos de base biológica é essencial para a transição para uma bioeconomia, especialmente materiais produzidos a partir de resíduos agrícolas. A avaliação do ciclo de vida (ACV) pode ser usada para avaliar o desempenho ambiental de tais materiais. No entanto, avaliar novos produtos, em baixos Níveis de Prontidão Tecnológica, requer uma abordagem inovadora na ACV, que envolve escalonamento de processos e cenários de produção futuros. O objetivo deste estudo é avaliar os impactos ambientais de um filme biopolímerico, produzido a partir de resíduos da manga, em um estágio inicial de desenvolvimento, e também comparar este material ao seu equivalente fóssil, o polietileno de baixa densidade (PEBD). Foram analisadas duas formulações de filme à base de amido de amêndoa de manga: filme 1, com reforço de nanocristais de amido (NCA), e filme 2, com NCA e nanocristais de celulose (NCC). Os seguintes processos foram incluídos na ACV: coleta de resíduos de manga, separação dos componentes da semente, produção de amido, nanocristais de amido, e nanocristais de celulose, e produção de filmes. Foi adotada uma fronteira do berço ao portão e unidade funcional de 1 quilograma de filme biopolímerico. Em uma situação de referência, sementes de manga são consideradas resíduos do processo de polpação da manga, enquanto em um cenário alternativo, foram modeladas como coprodutos do mesmo. Duas técnicas de produção de filme foram consideradas, casting e extrusão. Um modelo escalonado para CNC, SNC, e produção dos filmes foi obtido aplicando um método baseado em cálculos de engenharia. As categorias de avaliação de impacto analisadas foram o uso de energia não renovável, mudança climática, acidificação terrestre e eutrofização de águas doces. A análise de contribuição para o filme 1 mostrou que o amido teve a maior parte dos impactos na energia, mudança climática e acidificação, enquanto a produção de NCA foi a mais impactante na eutrofização. Os cenários de melhoria reduziram os impactos do filme 1 em até 44%. Para o filme 2, NCC teve a maior contribuição na energia não-renovável e acidificação, associada ao uso de ácidos na hidrólise e ao uso e recuperação de acido acético na produção de celulose. Os cenários de melhoria mostraram uma 53% de redução nos impactos do filme 2. O filme 1 teve um desempenho melhor do que o filme 2 em todas as categorias de impacto analisadas e, portanto, foi selecionado para a comparação com o polímero fóssil. Esta comparação, considerando diferentes cenários, mostrou que o filme PEBD teve desempenho ambiental melhor do que o polímero à base de manga na mudança climática, acidificação e eutrofização. Para energia não-renovável, o biopolímero teve melhor desempenho em todos os cenários analisados. Considerando rendimentos maximizados na produção de NCA e de amido, além das outras melhorias (cenário de melhor caso), o biopolímero teve o mesmo desempenho que o filme de PEPD nas mudanças climáticas. Uma análise de sensibilidade baseada em taxas de substituição entre os materiais mostrou que o filme biopolímerico teria que ser 44% mais fino do que o de polietileno para ter o mesmo impacto na mudança climática. Recomenda-se que a relação entre a espessura e propriedades do filme seja investigada para melhor considerar a funcionalidade de biopolímeros nanoreforçados. Sugere-se que o fim de vida do filme de biopolímero à base de manga seja incluído na ACV, bem como a análise de incerteza. The development of bio-based plastics is a key element for the transition to a bioeconomy, especially value-added materials produced from agro-wastes. Life cycle assessment (LCA) can be used to assess the environmental performance of such materials from a holistic perspective. However, assessing novel products at low technology readiness levels requires an innovative approach to conduct LCA, which involves the introduction of scale-up assumptions and future manufacturing scenarios. The goal of this study is to assess the environmental impacts of a biopolymer film, produced from mango processing wastes, at an early research stage. We also aim to compare this material to its fossil counterpart, low-density polyethylene (LDPE). Two film formulations based on mango kernel starch (MKS) were analysed: film 1, with a starch nanocrystal (SNC) reinforcement, and film 2, with a reinforcement of SNC and cellulose nanocrystals (CNC). The following processes were included in the LCA: collection of mango waste, separation of seed components, production of starch, starch nanocrystals, and cellulose nanocrystals, and film production. We adopted a cradle-to-gate boundary and a functional unit of 1 kilogram of biopolymer film. In a reference situation, mango seeds are considered wastes of the mango pulping process, whereas in an alternative scenario, they were modelled as by-products, with the inclusion of crop production and pulping. Two potential manufacturing techniques were considered, casting (reference) and extrusion. A scaled-up model for CNC, SNC, and film production was obtained by applying engineering-based calculations. The impact assessment categories analysed were non-renewable energy use (NREU), climate change (CC), terrestrial acidification (TA), and freshwater eutrophication (FE). Contribution analysis for film 1 showed that starch had the largest share of the impacts on NREU, CC and TA, whereas SNC was the main contributor for FE. Improvement scenarios could reduce the impacts of film 1 by up to 44%. For film 2, CNC had the largest contribution in NREU and TA, mainly due to the use of acids in hydrolysis and use and recovery of acetic acid in cellulose production. Improvement scenarios showed impacts of film 2 could be reduced by up to 53%. Film 1 performed better than film 2 in all impact categories analysed and was thus selected for further assessment. Comparing the biopolymer selected to LDPE considering different scenarios of feedstock and film manufacturing techniques, it was found that the fossil-based film performed better than the mango-based polymer in three out of four indicators (CC, TA, and FE). For NREU, the biopolymer performed better for all scenarios analysed. Considering maximum yields for SNC and MKS production in addition to other improvements (best-case scenario), the biopolymer had the same performance as LDPE on climate change. A sensitivity analysis based on a functional unit of 1 m2 of film showed that the biopolymer film would have to be 44% thinner to perform as well as LDPE for climate change. It is recommended that the relationship between film thickness and its technical performance be investigated to better consider the functionality of nanoenabled biopolymer films. For further research, it is suggested that the end-of-life of the mango-based biopolymer film is included as well as uncertainty analysis. Outro - SET-LCA: Streamlined Ecodesign Tools based on Life Cycle Assessment incorporating uncertainty (CENTRO-01-0145-FEDER-030570)

The increased average lifespan, together with low birth rates, are transforming the European Union's age pyramid. Currently, we are experiencing a transition towards a much older population structure. Given that the institutions that provide care to these population groups are limited by budgetary constraints, it is imperative to optimize several processes, among which route planning and staff scheduling stand out. This dissertation aims to develop a mathematical programming model to support the planning of routes and human resources for providers of Home Social Services. Beyond general Vehicle Routing Problems assumptions, the proposed model also considers the following features: i) working time regulations, ii) mandatory breaks, iii) users' autonomy, and iii) meals' distribution. The present model, implemented using GAMS software, focuses simultaneously on two objective functions: minimization of operating costs, and maximization of equity through the minimization of differences in teams' working times. Chebyshev's method was chosen to solve the developed multiobjective model. The model was built based on a Portuguese Private Institution of Social Solidarity. Through the application of the model, significant improvements are obtained when compared to the current planning of the partner institution, such as it is the case of an improved workload distribution between caregivers and routes that will result in lower costs for the institution. This model is fully enforceable to other institutions that provide services similar or equal to the institution used as a reference. O aumento da esperança média de vida, juntamente com baixas taxas de natalidade, estão a transformar a pirâmide etária da União Europeia. Atualmente, estamos a vivenciar uma transição direcionada para uma estrutura populacional muito mais envelhecida. Dado que as instituições que prestam cuidados a esta fração se encontram limitadas por restrições orçamentais, torna-se imperativo otimizar vários processos, dos quais se destacam planeamento de rotas e escalonamento de funcionárias. Esta dissertação visa introduzir um modelo de programação matemática com a finalidade de apoiar o planeamento de rotas e recursos humanos para prestadores de Serviços de Apoio Domiciliário. O modelo assenta, além dos pressupostos de um "Vehicle Routing Problem", nos seguintes: i) regulações de tempo de trabalho, ii) pausas obrigatórias, iii) autonomia dos utentes, e iv) distribuição de refeições. O modelo, desenvolvido através de software GAMS, foca-se em duas funções objetivo, simultaneamente: minimização dos custos operacionais, e maximização da equidade, através da minimização das diferenças nos tempos de trabalho das equipas. O método de Chebyshev foi o escolhido para desenvolver o modelo multiobjetivo. O modelo foi construído tendo por base uma Instituição Particular de Solidariedade Social em Portugal. Através da aplicação do modelo, obtêm-se melhorias significativas, quando comparado com o atual planeamento da instituição parceira, como é o caso de uma melhor distribuição da carga de trabalho entre as funcionárias e das rotas que resultam da redução dos custos operacionais da instituição. Este modelo é totalmente extensível a outras instituições que prestem serviços semelhantes ou iguais à instituição utilizada como referência.

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia O documento apresentado é o resultado de todo um trabalho desenvolvido, durante oestágio que decorreu no ano lectivo 2019/ 2020, proposto pela Talkdesk, em parceria coma Universidade de Coimbra.Talkdesk é uma empresa internacional que desenvolve soluções para clientes de áreas tãodistintas como comércio, sistemas financeiros e/ou sistemas de saúde, usando inteligênciaartificial e fornece, simultâneamente, software orientado a serviços de centros de contactocloud.O desenvolvimento dos software tem como objectivo a otimização de recursose os seus agentes empregadores actuam com a finalidade de aumentar a produtividade daempresa.O trabalho que foi proposto, durante o período de estágio, traduziu-se na criação de doissegmentos de desenvolvimento e respectiva análise: Um segmento que perante quatro variáveis (agente, horário, turno, fila de espera),inseridas por um utilizador no sistema, permite ao utilizador, posteriormente, a suaalteração (criação, leitura, actualização, eliminação). Um segundo segmento, receptor, que a partir das quatro variáveis referidas (agente,horário, turno, fila de espera) enviadas pelo primeiro segmento, correspondem acaracterísticas de um determinado ambiente representando um centro de contacto.Interage, por simulação, a um volume específico de chamadas, gerado dentro dosistema.Este comportamento, após análise, é avaliado na sua capacidade. O resultado dessecomportamento é mensurado, comparado com o expectável, observando e avaliandoas diferenças, quer por defeito, quer por excesso, em face aos parâmetros esperados.O interno desenvolveu de raiz todos os algoritmos necessário para a conclusão com sucessodo projecto.Assim, ao ser apresentado o documento elaborado, este terá como objectivo servir ao leitorde fonte de orientação, um possível guia onde poderá ter acesso à informação relacionadacom a gestão de centros de atendimento, referência às tecnologias utilizadas e metodologiasde denvolvimento, no âmbito do projecto proposto.O leitor confrontar-se-á, ainda, através da leitura deste trabalho com a descrição da funcionalidadedo projecto, com a actual implementação que é utilizada e a sua validaçãocomo garantia que o produto final está em consonância com a especificidade do produto. This document is the result of all the work developed during an internship that tookplace in the academic year 2019/2020, proposed by Talkdesk, in partnership with theUniversity of Coimbra. Talkdesk is a company that develops solutions for clients in areasas diverse as commerce, financial systems or health systems, using artificial intelligenceand simultaneously provides software for cloud contact centre services.The development of the software aims to help optimising resources, and it is employingagents. The software seeks to increase the company’s productivity by validating the createdsolution provided by the company. The work proposed and developed during the internshipperiod resulted in the creation of two components: A segment that in the face of four variables (agent, schedule, shift, queue), insertedby a user in the system, allows the user to subsequently change it (creation, reading,update, deletion). A second segment, receiver of the four variables (agent, schedule, shift, queue) sentby the first segment, representing the characteristics of a given environment imitatinga contact centre. It interacts, through simulation, with a specific volume of callsgenerated within the system.The result, the behaviour, will be measured and compared with the expected, observingand evaluating the differences, either by defect or by excess, given the expectedparameters.The contact centre variables interact, by simulation, with a specific volume of calls,generated within the system, this behaviour is evaluated in its capacity.The intern develops all the steps required to conclude this project with success.This document aims to serve the reader as a source of guidance. In this possible guide,he/she can have access to information related to the management of contact centres, referenceto the technologies used and methodologies associated with the scope of the proposedproject.The reader will be confronted with a description of the project’s functionality, as well aswith the details of the current implementation. The validation details guarantee that thefinal product is in line with the specificity of the product.

O presente projeto foi desenvolvido no âmbito do Mestrado em Engenharia de Produção, no Instituto Politécnico de Setúbal. O estudo de caso incide sobre a indústria de componentes de automóveis, nomeadamente sobre o grupo Autoneum, uma empresa multinacional Suíça a operar em Portugal. Nas instalações fabris de Setúbal (Autoneum Setúbal) são produzidos os acústicos e isolantes térmicos (heatshields). Com o conceito eficiência cada vez mais presente na indústria, grandes investimentos estão a ser feitos nas áreas de Investigação e Desenvolvimento (I&D) dos produtos e Tecnologias de Informação (TI) com o objetivo de aumentar lucros e melhorar a eficiência dos processos. É neste contexto que surge este projeto. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma ferramenta que auxilie a gestão e administração da empresa na etapa de planeamento da produção, nomeadamente a tomada de decisão em relação ao plano de produção da fábrica, complementando o atual sistema de gestão que está a ser implementado e integrando conceitos teóricos e as práticas atuais. Desenvolver essa ferramenta seria um passo importante para a empresa, a fim de reduzir os tempos de desenvolvimento do plano de produção (processo manual demorado e sujeito a erro humano), maximizar a produção e reduzir o número de trocas de ferramenta. O primeiro capítulo do projeto consiste na introdução e âmbito do trabalho, e é feita uma breve apresentação da Autoneum Setúbal e dos seus produtos. No segundo capítulo é abordado o planeamento de produção, os seus conceitos, problemas de escalonamento, estratégias de produção e problemas de dimensionamento de lotes. No terceiro capítulo são apresentados alguns conceitos básicos de programação matemática e seguidamente é exposta uma revisão bibliográfica sobre os modelos matemáticos para problemas de escalonamento e de dimensionamento de lotes. Com a revisão bibliográfica concluída, no quarto capítulo é apresentado o planeamento de produção na Autoneum Setúbal, começando com um estudo de caso representativo, seguindo com a definição do modelo, e finalizando com a resolução do Estudo de Caso. São apresentados os vários planos de produção e respetivos resultados. Por último, no sexto capítulo, faz-se a síntese do trabalho realizado, tiram-se conclusões e são apresentadas propostas de trabalho futuro. The following project was developed under the Masters in Production Engineering at the Polytechnic Institute of Setúbal. The case study focuses on the automobile components industry, namely the Autoneum group, a Swiss multinational company operating in Portugal. At the Setúbal manufacturing facilities (Autoneum Setúbal), are produced acoustic parts (NVH) and thermal insulators (heatshields). With the efficiency concept increasingly present in the industry, major investments are made in the areas Research and Development (R&D) of product and Information Technology (IT), with the aim of increasing profits and improving process efficiency. It is in this context that this project occurs. The purpose of this work is the development of a tool that supports the management and administration of the company in the production planning stage, namely the decision-making process regarding the factory production plan, complementing the current management system that is being implemented, and integrating theoretical concepts and current practices. Developing this tool would be an important step for the company, in order to reduce the development time of the production plan (time consuming manual process and subject to human error), maximize production and reduce the number of tool changes. The first chapter of this project is the introduction and scope of the work, and a brief presentation of Autoneum Setúbal and its products. The second chapter covers production planning, its concepts, scheduling problems, production strategies, and lot sizing problems. In the third chapter, some basic concepts of mathematical programming are presented, followed by a bibliographical review about the mathematical models for scheduling and lot sizing problems. With the bibliographic review completed, the fourth chapter presents the production planning at Autoneum Setúbal, starting with a representative case study, followed by the definition of the model, and ending with the Case Study resolution. The various production plans and their respective results are presented. Lastly, in the sixth chapter, we have a summary of the work done, conclusions are taken and future proposals are presented.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2020-11-25T13:07:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Murilo_Figueiredo_Schmalfuss.pdf: 569687 bytes, checksum: 159a022e6aa7cbdc856ae45f17321132 (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2020-11-26T13:52:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Murilo_Figueiredo_Schmalfuss.pdf: 569687 bytes, checksum: 159a022e6aa7cbdc856ae45f17321132 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Made available in DSpace on 2020-11-26T13:52:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Murilo_Figueiredo_Schmalfuss.pdf: 569687 bytes, checksum: 159a022e6aa7cbdc856ae45f17321132 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2020-04-23 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Atualmente, as arquiteturas paralelas estão presente em praticamente todos os tipos de dispositivos, justificando uma busca por ferramentas e técnicas que facilitem o desenvolvimento de aplicações paralelas sem prejudicar o desempenho. As ferramentas atuais para programação paralela entendem essa necessidade e focam seus esforços em estratégias de escalonamento que tirem vantagem dos padrões paralelos comumente presentes no desenvolvimento de aplicações paralelas. Os algoritmos iterativos compõem uma grande parcela dos problemas computacionais, soluções que otimizem a execução desses algoritmos estão relacionadas à forma como as tarefas são divididas e escalonadas. Porém estas ferramentas não oferecem a flexibilidade para alterar a política de escalonamento, forçando o desenvolvedor a projetar a solução do problema de acordo com a ferramenta escolhida e sua forma de escalonamento, exigindo do desenvolvedor o conhecimento de detalhes sobre a implementação da ferramenta para extrair o máximo de desempenho. Essa abordagem oferece pouco reuso de código, e a portabilidade fica dependente das plataformas suportadas pela ferramenta. Este trabalho propõe uma interface paralela orientada a objetos que permita a troca das políticas de escalonamento, permitindo a adequação da estratégia de escalonamento em função da necessidade do algoritmo. O padrão paralelo map foi utilizado como estudo de caso para validação e aferição do desempenho, comparando os resultados com outras ferramentas disponíveis para C++, como TBB e OpenMP. Currently, parallel architectures are present in almost all kind of devices, justifying a search for tools and techniques that facilitate the development of parallel applications without jeopardizing performance. The current tools for parallel programming understand this need and focus their efforts on scheduling mechanisms that take advantage of common parallel patterns, present in the development of parallel applications. Iterative algorithms make up a large portion of computational problems, solutions that optimize the execution of these algorithms are related to the way the tasks are divided and scheduled. However, these tools do not offer the flexibility to change the scheduling policy, forcing the developer to solve problems according to the chosen tools and their way of scheduling, requiring the developer a knowledge of details about the implementation of tools to extract maximum performance. This approach offers a parallel object-oriented interface that allows to switch scheduling policies, allowing the scheduling strategy to be adapted according to the use of the algorithm. The parallel pattern map was used for a case study of performance validation and performance, comparing the results with other tools available for C ++, such as TBB and OpenMP.

Time Sensitive Networking (TSN) is a set of standards enabling high performance de terministic communication using time scheduling. Due to the size of industrial networks, configuring TSN networks is challenging to be done manually. We present TSNsched, a tool for automatic generation of schedules for TSN. TSNsched takes as input the logical topology of a network, expressed as flows, and outputs schedules for TSN switches by using an SMT-solver. The generated schedule guarantees the desired network performance (specified in terms of latency and jitter), if such schedules exist. TSNsched supports unicast and multicast flows, such as, in Publish/Subscribe networks; can combine existing variants of TSN scheduling problems, and reason about the best-effort and priority TSN traffic. TSNsched can be run as a standalone tool and also allows rapid prototyping with the available JAVA API. We evaluate TSNsched on a number of realistic-size network topologies. TSNsched can generate high performance schedules, with average latency less than 1000μs, and average jitter less than 20μs, for TSN networks, with up to 138 subscribers and up to 10 multicast flows. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Time Sensitive Networking (TSN) é um conjunto de padrões que habilitam alta performance e comunicação determinística utilizando escalonamento de tráfego. Devido ao tamanho das redes industriais, configurar redes TSN manualmente é uma tarefa desafiadora. Nós apresentamos TSNsched, uma ferramenta para geração automática de cronogramas para redes TSN. TSNsched recebe como entrada a topologia lógica da rede, expressada por meio de fluxos, e retorna cronogramas para os switches TSN fazendo uso de um resolvedor SMT. O cronograma gerado garante a performance desejada para a rede (especificada em forma de latência e variação da latência), considerando que tal cronograma existe. TSNsched suporta a especificação de fluxos unicast e multicast, como em sistemas seguindo o padrão Publish/Subscribe; é capaz de combinar variações existentes do problema de escalonamento de tráfego em redes TSN, e considera tanto tráfego de melhor esforço quanto tráfego prioritário para estas redes. TSNsched pode ser usado como uma ferramenta independente e também permite rápida prototipação por meio de sua API em JAVA. Nós avaliamos TSNsched em um conjunto de topologias de tamanho semelhante a cenários reais. TSNsched é capaz de gerar cronogramas de alta performance, com latência média de menos de 1000μs, e variação da latência média de menos de 20μs, para redes TSN com até 138 assinantes e 10 fluxos multicast.

As redes sem fio industriais são uma alternativa às redes comfio para automação de fábrica. Nesse tipo de rede, geralmente um gerenciador central é responsável por criar e manter a rede de forma segura e eficiente, garantindo confiabilidade e determinismo temporal. Uma das tarefas do gerenciador é propiciar o escalonamento de mensagens, que é reservar os recursos da rede para que os dispositivos possam acessar o meio físico e transmitir seus dados. Para que o gerenciador de rede atenda aos requisitos de automação de fábrica é necessário que o processo de escalonamento seja executado o mais rápido possível. Este trabalho tem como objetivo avaliar o processo de escalonamento de enlaces em redes industriais sem fio, comparando diferentes técnicas e apresentando uma proposta de algoritmo de escalonamento que visa reduzir o tempo necessário para gerar o escalonamento. A técnica proposta realiza umprocesso de préescalonamento reservando recursos previamente. As informações geradas nesta etapa são utilizadas no escalonamento final, reduzindo o tempo de execução do processo. Além disso, é apresentada uma comparação entre a técnica proposta neste trabalho que utiliza múltiplos agrupamento de enlaces (superframes) com o obtido de um gateway que utiliza um único agrupamento de enlaces. Os resultados mostram que a utilização de uma etapa antecessora ao escalonamento reduz o tempo necessário para a execução do processo de escalonamento final, habilitando a rede a operar em aplicações de automação de fábrica. A utilização demúltiplos superframes apresenta vantagens ao método comumente empregado uma vez que propicia economia de recursos, aumentando a escalonabilidade da rede, além de reduzir o consumo de energia dos rádios. Industrial wireless networks are an alternative to wired networks for factory automation. In this type of network, a central manager is usually responsible for creating and maintaining the network safely and efficiently, ensuring reliability and temporal determinism. One of the tasks of this central manager is to provide the message scheduling, which is reserving network resources so that devices can access the physical medium and transmit their data. For the network manager to meet the factory automation requirements, it is necessary that the scheduling process is performed as quickly as possible. This work aims to evaluate the link scheduling in industrial wireless networks, comparing different techniques and presenting a proposed scheduling algorithm that aims to reduce the time needed to generate the schedule. The proposed technique performs a process of pre-scheduling by reserving resources in advance. The information generated in this step are used in the final scheduling, reducing the execution time of the process. In addition, a comparison is presented between the proposed technique in this work that uses multiple grouping of links (superframes) with the one obtained from a gateway that uses a single group of links. The results show that using a predecessor step reduces the time necessary for the execution of the final scheduling process, enabling the network to operate in factory automation applications. The use of multiple superframes presents advantages to the commonly usedmethod since provides resource savings, increasing network scalability, besides the fact to reduce radio power consumption.

Submitted by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2021-03-26T12:07:06Z No. of bitstreams: 1 DM_TomasBezerra_2020_MEGI.pdf: 23060221 bytes, checksum: 02b9fa918de2928776b490a30daf780d (MD5) Approved for entry into archive by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2021-03-26T12:07:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DM_TomasBezerra_2020_MEGI.pdf: 23060221 bytes, checksum: 02b9fa918de2928776b490a30daf780d (MD5) Made available in DSpace on 2021-03-26T12:07:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_TomasBezerra_2020_MEGI.pdf: 23060221 bytes, checksum: 02b9fa918de2928776b490a30daf780d (MD5) Previous issue date: 2020

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial, A presente dissertação realizou-se no âmbito da conclusão do Mestrado Integrado em Engenharia e Gestão Industrial (MIEGI), da Universidade do Minho, tendo como principais objetivos melhorar o processo de reparação interna e desenvolver ferramentas de monitorização operacional do mesmo num serviço pós-venda de um departamento de apoio ao cliente. O projeto nasceu da necessidade da empresa de monitorizar e gerir de forma mais controlada todos os processos associados ao departamento, bem como aumentar a eficiência do mesmo no que diz respeito à resposta dada ao cliente e, consequentemente, uma diminuição do tempo de permanência dos equipamentos no departamento. O projeto seguiu a metodologia Investigação-Ação e, na sua fase de diagnóstico, foram identificados os problemas, salientando-se de entre todos, a taxa de conclusão de apenas 87%, ou seja, dos processos que chegam ao departamento, apenas 87% são concluídos. Para além deste problema, a inexistência de indicadores de desempenho que permitam controlar todo o processo. Para todos os problemas foram propostas soluções que se dividem em quatro tópicos: alterações do processo de reparação interno, alterações no Sistema de Informação, melhoria do processo de escalonamento dos processos pelos técnicos e, por fim, desenvolvimento de dashboards para apoio à gestão do processos de reparação interno, relativamente ao controlo dos estados dos processos, nivelamento do trabalho pelos técnicos, entre outros. Em relação aos resultados, este projeto permitiu uma diminuição de aproximadamente 60% das deslocações dos técnicos efetuadas por processo e um aumento de 8% da taxa de conclusão dos processos. Adicionalmente, foram definidos novos indicadores de desempenho e a sua implementação no Sistema de Informação permitiu um maior controle do desempenho do processo., This dissertation was made as part of the conclusion of the course Integrated Master’s in Industrial Engineering and Management, of University of Minho, having as main goals the improvement of the internal reparation process and the development of operational monitoring tools in an after-sales department of an client support department. The project was born from the company need in monitor and manage in a more controlled way all the processes associated to this department, and also improve its efficiency with regard to answer given to the client and, consequently, a decrease on the permanence time of the department equipment. The project followed the Action-Research (AR) methodology and, in the diagnostic phase, were identified the problems, underlining the completion rate of only 87%, meaning that from the processes that arrived at the department, only 87% are finished. Beyond this problem, the non-existence of performance indicators that allow to control the all process. For all the problems were proposed solutions that are divided in four topics: intern reparation process changes, Information System changes, scheduling of the processes by the technicians improvement and, finally, dashboards development to support the intern reparation process management with regard to the process states control, technicians work levelling, among others. Regarding the results, this project allowed the decrease of approximately 60% of the technician’s travels made in each process, an improvement of 8% of the completion rate of the processes. Additionally, new performance indicators were defined and its implementation on the information’s system allowed a bigger control of the process performance.

Submitted by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2021-02-17T12:05:20Z No. of bitstreams: 1 DM_PaulaReis_2020_MEGI.pdf: 4576810 bytes, checksum: 0216cee0acb36180236a190e67b3674d (MD5) Approved for entry into archive by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2021-02-17T12:06:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DM_PaulaReis_2020_MEGI.pdf: 4576810 bytes, checksum: 0216cee0acb36180236a190e67b3674d (MD5) Made available in DSpace on 2021-02-17T12:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_PaulaReis_2020_MEGI.pdf: 4576810 bytes, checksum: 0216cee0acb36180236a190e67b3674d (MD5) Previous issue date: 2020

Submitted by Fernanda Fernandes Peronaglio (fernanda.peronaglio@unesp.br) on 2019-08-28T21:05:52Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoMestradoFernandaFernandesPeronaglio.pdf: 1369112 bytes, checksum: 976b8ccdc07ef79b1b6480024da07a4b (MD5) Rejected by Vivian Letícia Duarte Parisi (vivian.parisi@unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Problema 01) A epígrafe deve ser referenciada.(norma ABNT NBR 10520) Problema 02) Solicitamos corrigir no Sumário e no texto, o correto é REFERÊNCIAS e não Referências Bibliográficas. Problema 03) É necessário corrigir a Natureza de Pesquisa, o correto é: Dissertação apresentada como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Ciência da Computação, junto ao Programa de Pós- Graduação em Ciência da Computação, do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Câmpus de São José do Rio Preto. Problema 04) A cidade e o ano, na capa, folha de rosto e folha de aprovação não devem estar em negrito. Apenas o Título deve ser negritado na capa, folha de rosto e folha de aprovação. OBS:-Estamos encaminhando por email o template/modelo para que você possa fazer as correções, sugerimos que siga este modelo pois ele contempla as normas da ABNT. Sua submissão será rejeitada para que você possa fazer as correções. Lembramos que o arquivo depositado no repositório deve ser igual ao impresso, o rigor com o padrão da Universidade se deve ao fato de que o seu trabalho passará a ser visível mundialmente. Agradecemos a compreensão. on 2019-08-29T13:05:04Z (GMT) Submitted by Fernanda Fernandes Peronaglio (fernanda.peronaglio@unesp.br) on 2019-08-29T18:54:23Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoMestradoFernandaFernandesPeronaglioV2.pdf: 1366488 bytes, checksum: 6fcd131f48e13ede056dcf6bf534145c (MD5) Approved for entry into archive by Vivian Letícia Duarte Parisi (vivian.parisi@unesp.br) on 2019-08-29T20:06:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 peronaglio_ff_me_sjrp.pdf: 1366488 bytes, checksum: 6fcd131f48e13ede056dcf6bf534145c (MD5) Made available in DSpace on 2019-08-29T20:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 peronaglio_ff_me_sjrp.pdf: 1366488 bytes, checksum: 6fcd131f48e13ede056dcf6bf534145c (MD5) Previous issue date: 2019-08-16 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) A análise de sistemas computacionais por meio de simulação depende fortemente de como as tarefas a serem executadas serão modeladas. Isso é ainda mais importante quando se fala de sistemas de tempo-real, em que tarefas devem ser atendidas dentro dos intervalos corretos e a análise por simulação evita perigos possivelmente presentes se executadas no ambiente real. Entretanto, simuladores de tarefas tipicamente as modelam como blocos independentes de carga de trabalho. Embora isso seja correto ou aceitável em muitas situações, isso não é sempre verdade em sistemas de tempo-real, pois normalmente aplicações desse tipo apresentam relações de dependência entre si. Em alguns simuladores isso é resolvido com a escrita do modelo de tarefa em alguma linguagem de modelagem específica, o que evidentemente dificulta o trabalho de simulação se comparado com abordagens gráficas. Desse modo, aqui se propõe uma abordagem que permita a modelagem de interações entre tarefas, em especial de tempo-real, por meio de interfaces visuais, sem comprometer a corretude do motor de simulação. A modelagem visual permite que o usuário se concentre no problema a ser avaliado e não na programação de seus detalhes, melhorando a eficiência desse processo. Na abordagem proposta se parte do conceito de árvores hierárquicas para estabelecer associações entre tarefas, elementos de processamento e recursos do sistema. As relações previstas entre tarefas incluem precedência, sincronismo, paralelismo e exclusão mútua. A validação dessa abordagem ocorre com sua aplicação no simulador de algoritmos de escalonamento RTsim, que já apresenta características interessantes de simulação, como interfaces para modelagem de escalonadores e de auxílio ao ensino. Assim como outros simuladores, o RTsim originariamente trata tarefas como blocos independentes de carga de trabalho, o que facilita a verificação dos efeitos desta abordagem na modelagem. Os resultados obtidos mostram que os procedimentos de modelagem de relações entre tarefas, na forma como definidos aqui, são aplicáveis em simuladores de eventos discretos, conforme avaliações de sua correção e usabilidade. Analysis of computing systems through simulation is strongly dependent of how tasks to be executed are modeled. This is even more important in real-time systems, where tasks must be executed before their deadlines, and their simulation avoid possible risks present in the real environment. However, simulators of such tasks usually model them as independent load blocks. Although this is correct for many systems, it is not always true for real-time systems, where applications usually have dependence relationships between tasks. In some simulators this is solved by enforcing the user to write the model in some modeling or simulation language, clearly making the simulation harder when compared to graphical approaches. Therefore, a graphical approach for task modeling is proposed. This approach is specially aimed to real-time tasks and does not compromise simulation accuracy. Graphical, that is visual, modeling allows for the user to focus on the problem to be evaluated and not in programming details of the system, improving the efficiency of this process. This proposal is based on the hierarchical tree concept to establish associations between tasks, processing elements and system resources. Chosen relationships include precedence, synchronism, parallelism and mutual exclusion. This proposal is validated through its application in a simulator of real-time scheduling algorithms named RTsim, which already offers interesting modeling/simulation characteristics such as interfaces to model schedulers and to teaching. RTsim, as others simulators do, models its tasks as independent blocks, what facilitates the verification of this approach effects to modeling. The results achieved with the tests show that procedures for modeling relationships between tasks, as defined in this dissertation, are applicable to discrete event simulators, according to the evaluations of this correctness and usability. FAPESP: Proc 2017/06737-6

Muitas aplicações em Redes de Sensores sem Fio (RSSFs) necessitam coletar dados massivos em um esquema coordenado. Para fazer isso, um padrão de comunicação muitos-para-um (coleta) baseado em árvore em uma RSSF é usado. Entretanto, o tráfego próximo ao nó sorvedouro se torna o gargalo da rede. Nesse trabalho, é proposto uma extensão do padrão 802.15.4 para permitir canais com uma maior largura de banda. Com isso, investiga-se o quão rápido a informação pode ser coletada em uma RSSF organizada como uma árvore, com os rádios operando com canais com essa maior largura de banda. Como consequência, é proposto e implementado o FWB (Funneling Wider Bandwidth), um algoritmo para minimizar o tamanho do escalonamento em redes com rádios que operam com a extensão proposta. Prova-se que o algoritmo é ótimo em relação ao número de intervalos de tempo. Dessa forma, obtém-se uma maior vazão média e um menor número de intervalos de tempo. Os resultados de simulação e experimentos confirmam esses ganhos. Essa abordagem proposta pode ser adaptada e usada com outros padrões emergentes sem fio relevantes, como o WirelessHART, ISA 100.11a e o IEEE 802.15.4e TSCH. Os resultados experimentais mostraram que com maior largura de banda emulada, os pacotes recebidos por segundo em uma dada topologia foi aumentado em 122.8% em comparação com apenas uma largura de banda. Many Wireless Sensor Networks (WSNs) applications demand to collect large volumes of data in a coordinated approach. To do this, a many-to-one pattern (convergecast) communication in tree-based WSN is used, but traffic near the sink node commonly becomes the network bottleneck. Thus, we propose an extension to the 802.15.4 standard to provide wider bandwidth channels. We explore how fast the information can be collected in a WSN organized as a tree, with the radios operating with these wider bandwidth channels. As consequence, we proposed and implemented Funneling Wider Bandwidth (FWB), an algorithm that minimizes schedule length in networks with radios capable of operate with the proposed extension. We proved that the algorithm is optimal in calculating a minimum number of time slots. In this way, we obtain a higher average throughput and a lesser number of time slots. Results from simulations and experiments on a real testbed confirm these gains. The proposed approach could be adapted and used with other important related standards such as WirelessHART, ISA 100.11a and IEEE 802.15.4e TSCH. Experiment results showed that with this wider bandwidth emulated in a given topology, the packets received per second by the sink node was increased by 122.8% in comparison with just one bandwidth.

Dissertação de mestrado em Engenharia de Sistemas, A presente dissertação, apresentada à Escola de Engenharia da Universidade do Minho, serve para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Sistemas. Este projeto teve por base um estágio na empresa Norprint, Artes Gráficas, S.A. O principal objetivo deste trabalho foi a elaboração de um estudo sobre regras de escalonamento bem como a análise e otimização (através da simulação) dos processos na secção de impressão da empresa. Esta dissertação iniciou-se com uma revisão da literatura sobre sistemas de produção bem como o seu planeamento com diversos procedimentos otimizadores. Foi ainda abordado o tema de simulação e da sua integração com os métodos produtivos. O estudo da empresa foi iniciado realizando uma breve apresentação da mesma assim como os processos do seu sistema produtivo, identificando aspetos que poderiam ser melhorados. Após a elaboração de uma análise crítica à empresa, definiu-se o modelo de simulação a testar, de modo a validar um novo método produtivo para a empresa. Para a obtenção de uma solução viável para a empresa, foram usados diferentes métodos de controlo de atividade produtiva de modo a testar qual deles poderia trazer mais rendimento para a empresa. Foram usados e simulados dois dias de trabalho como exemplo e foram alterados os seus modos de produção (segundo os mecanismos do controlo da atividade produtiva), para obtenção dos seus resultados. No decorrer da análise dos resultados, o mecanismo CONWIP obteve maior rendimento comparativamente ao método Routing Group e Casos Reais. Dentro do mecanismo CONWIP, o método “Largest Value First”, mostrou superioridade relativamente aos métodos “Short Value First” e “First In First Out”, ao produzir maior quantidade, com a mesma qualidade num menor intervalo de tempo. A aplicação deste novo procedimento na Norprint poderá a ajudar a aumentar e a melhorar a produção, pois visa a eliminação de custos no mesmo horizonte temporal e ainda sem a utilização de recursos adicionais., The present dissertation, presented to the School of Engineering of the University of Minho, serves to fulfil the requirements needed to obtain a master’s degree in Systems Engineering. This project was based on an internship at the company Norprint, Artes Gráficas, SA. The main objective of this work was the elaboration of a study on scheduling rules as well as the analysis and optimization (through simulation techniques) of the processes involved in the printing sector of the organization. This dissertation began with a review of the literature on production systems as well as its planning with various optimization procedures. Ultimately, approaching the theme of simulation and its integration with productive methods. After a carefully diagnostic to the company, was done a brief presentation of the company as well as the processes of its productive environment and identifying aspects that could be improved. From this critical analysis, a simulation model to be tested was defined, in order to validate a new productive method for the company. To obtain a viable solution for the company, different methods of controlling productive activity were used to test which one could bring more income to the company. Two working days were presented and simulated. Also, their modes of production (according to the production control mechanisms) were changed to obtain results. During the analysis of the outcomes, the CONWIP mechanism obtained a higher performance compared to the Routing Group and Real Cases methods. Within the CONWIP mechanism, the "Largest Value First" method showed superiority over the "Short Value First" and "First In First Out" methods, by producing more quantity, with the same quality in a shorter period of time. According to the results obtained, the application of this new procedure within Norprint can help to increase and improve production, as it aims to eliminate costs in equal time horizon and without using any additional resources.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2019. Plataformas de execução em ambientes de alto desempenho estão tornando-se cada vez mais diversas com o desenvolvimento de novas arquiteturas e ferramentas para se beneficiar do paralelismo inerente das aplicações. Estas novas opções de ferramentas oferecem possibilidades de melhoria no desempenho de aplicações científicas e de engenharia. A crescente gama de plataformas torna mais complexa a distribuição das tarefas da aplicação no ambiente, passo que deve ser gerido pelos sistemas de execução e seus balanceadores de carga, de modo a não prejudicar a portabilidade da aplicação. No entanto, o desenvolvimento e implantação de novos escalonadores de tarefas em sistemas amplamente utilizados na indústria como OpenMP e MPI sofrem com a falta de suporte de frameworks. Este trabalho propõe uma biblioteca, MOGSLib, para auxiliar o desenvolvimento e implantação de escalonadores globais em diferentes sistemas de execução de alto desempenho. MOGSLib aplica abstrações reutilizáveis, independentes e testáveis na forma de classes template em C++ para representar as políticas de escalonamento, sua relação com o sistema de execução e a taxonomia da solução de escalonamento. Nós avaliamos o sobrecusto de nossas estratégias portáveis em comparação com suas versões nativas nos sistemas de execução em dois ambientes distintos, os sistemas Charm++ e OpenMP. Em nosso experimentos, conseguimos dar suporte à definição de estratégias de escalonamento do usuário e sua implantação como escalonadores de laço na LibGOMP e balanceadores de carga no Charm++ através da seleção de implementação das abstrações que os compõem. Nós verificamos que nossas versões dos escalonadores oferecem tempos de execução de aplicação equivalentes aos balanceadores nativos para a classe de escalonadores centralizados e cientes de carga aplicados em kernels de dinâmica molecular. Por fim, a flexibilidade de incorporar funcionalidades e políticas de escalonamento do usuário em sistemas de execução com modificações limitadas nos códigos de sistemas de execução mostra que é possível construir balanceadores de carga flexíveis com pouco sobrecusto até para ambientes de alto desempenho. Abstract: Execution platforms for high performance computing are becoming diverse as a result of new architectures and tools to benefit from the parallel behavior of applications. These new options showcase performance enhancing opportunities for scientific and engineering applications. The execution platform diversity and the mapping of an application's tasks must be implicitly handled by runtime systems and their global schedulers as to enable the application performance and implementation portability. However, the development and integration of novel global schedulers into industry standards systems like OpenMP and MPI lack framework support. This work proposes a library, MOGSLib, to support the development and integration of global schedulers into different high performance runtime systems. MOGSLib employs reusable, independent and testable abstractions represented as C++ template structures to express scheduling policies, their relationship to runtime systems and the scheduling solution taxonomy. This approach allows a bottom-up development process based on the incremental composition of abstractions through template specializations. We evaluate the overhead of employing our portable policies in comparison to their system-native counterparts in two environments, the Charm++ and OpenMP systems. Throughout our experiments we achieved development support for user-defined scheduling policies that can be implanted both as loop schedulers in LibGOMP and load balancers in Charm++ through the selection of abstraction implementations. We leveraged the overhead by employing workload-aware policies on molecular dynamics kernels which resulted in equivalent application makespan for both native and the MOGSLib scheduler versions. Ultimately, the flexibility to incorporate user-defined structures and scheduling policies into runtime systems with limited alterations into runtime system code bases hint that the definition of flexible global schedulers is available with neglible overheads even for high performance environments.

Dissertação de Mestrado Métodos de Apoio à Decisão Empresarial Submitted by João Silva (jpps@estgf.ipp.pt) on 2020-09-21T11:22:22Z No. of bitstreams: 1 DM_ElisabeteAlmeida_MMADE_2019.pdf: 1708889 bytes, checksum: 9243d9bb50561c507b2fd430eba4cf59 (MD5) Made available in DSpace on 2020-09-21T11:22:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_ElisabeteAlmeida_MMADE_2019.pdf: 1708889 bytes, checksum: 9243d9bb50561c507b2fd430eba4cf59 (MD5) Previous issue date: 2019 N/A

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática Submitted by João Silva (jpps@estgf.ipp.pt) on 2020-01-21T16:12:39Z No. of bitstreams: 1 DM_JorgePereira_MEI_2019.pdf: 6112976 bytes, checksum: a09afd4235ed1cbcbf995c44c84e5da7 (MD5) Made available in DSpace on 2020-01-21T16:12:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_JorgePereira_MEI_2019.pdf: 6112976 bytes, checksum: a09afd4235ed1cbcbf995c44c84e5da7 (MD5) Previous issue date: 2019

Mestrado em Métodos Quantitativos para a Decisão Económica e Empresarial Neste trabalho final de mestrado é relatado o estágio curricular na ASA, S.A. - Empresa Nacional de Aeroportos e Segurança Aérea, no âmbito da conclusão do mestrado, com o objetivo de aplicar e desenvolver conhecimentos adquiridos no mestrado. Durante o estágio abordou-se o problema de escalonamento dos bombeiros aeronáuticos no Aeroporto Internacional Amílcar Cabral através do desenvolvimento de uma ferramenta automatizada para o escalonamento de pessoal. Para além desta tarefa, estudou-se o dimensionamento de pessoal nos turnos dos serviços ligados ao tráfego de acordo com os turnos de maior ou menor movimento de aeronaves no aeroporto e no espaço aéreo cabo-verdiano. Realizaram-se também variados trabalhos de análise estatística e financeira. Propõe-se uma diferente distribuição de operacionais pelos turnos, de acordo com o movimento nestes respetivos turnos e para o problema de escalonamento desenvolveu- -se uma ferramenta automatizada baseada no modelo de cobertura para o escalonamento dos bombeiros no Serviço de Operações de Socorro e Salvamento (SOSS). Foram realizados vários testes computacionais deste modelo de escalonamento com dados reais recorrendo ao OpenSolver no Excel. Estes testes permitiram obter várias soluções viáveis para o escalonamento mensal do pessoal em muito pouco tempo computacional. A ferramenta já está a ser usada na automatização de escalonamento dos bombeiros aeronáuticos no SOSS do referido aeroporto da ilha do Sal. The current page contains a summary of internship program carried out at ASA, S.A. - Empresa Nacional de Aeroportos e Segurança Aérea, as part of the master degree program. The knowledge acquired in the master's program remained at the core of the whole internship program with the purpose of further enhancement and use. During the internship, the issue of airport firefighters work schedules was addressed aiming at establishing an automated staff scheduling tool for Aeroporto Internacional Amílcar Cabral in Sal island. Moreover, staff sizing per shift was also addressed with an emphasis on adjusting staff number to different traffic amount in airport and Flight Information Region (FIR) Oceânica do Sal. Several statistics and financial analyses were also carried out. In line with a staff allocation scheme based on a need basis to different traffic amount and as a means to settle the staff sizing and roster issue, an automated tool was developed for rescue and fire fighting services at airports (SOSS). A number of computer-based tests were carried out with real data made available and entered to OpenSolver on Excel. In a very short computing time the output showed optimum working solutions for a monthly staff scheduling. The tool is currently being used in the management of SOSS. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Submitted by Elsa Lemos (elsa@isec.pt) on 2019-07-09T11:34:35Z No. of bitstreams: 1 Diogo-Renato-Tavares-Gomes.pdf: 5069802 bytes, checksum: 1e3df59a985f17b44ced46845cbd0342 (MD5) Approved for entry into archive by Ana Mafalda Sousa Machado (amafalda@isec.pt) on 2019-09-30T15:39:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Diogo-Renato-Tavares-Gomes.pdf: 5069802 bytes, checksum: 1e3df59a985f17b44ced46845cbd0342 (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-30T15:39:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diogo-Renato-Tavares-Gomes.pdf: 5069802 bytes, checksum: 1e3df59a985f17b44ced46845cbd0342 (MD5) Previous issue date: 2019-02

Submitted by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2020-09-19T22:45:13Z No. of bitstreams: 1 JoaoPauloDeFreitasRamirez.pdf: 2212307 bytes, checksum: b8e5b24b9c721fdbcc0b982fe4278446 (MD5) Made available in DSpace on 2020-09-19T22:45:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoPauloDeFreitasRamirez.pdf: 2212307 bytes, checksum: b8e5b24b9c721fdbcc0b982fe4278446 (MD5) Previous issue date: 2018-09 Frameworks de análises de grandes quantidades de dados possuem um papel de destaque na academia e na indústria. Eles tornam questões de paralelização e distribuição de computação transparentes a cientistas de dados, proporcionando-lhes maior produtividade no desenvolvimento e implementação de aplicações para análise de dados como algoritmos de aprendizagem de máquina e análises em streaming de dados. Entretanto, prover essa camada de abstração traz grandes desafios ao envolver questões como alto desempenho no uso de diversas unidades de processamento, nos mecanismos de comunicação e nos dispositivos de armazenamento. Um dos principais desafios está relacionado ao escalonamento de tarefas. Realizar essa ação de forma eficiente e escalável é de suma importância, visto que ela impacta significantemente o desempenho e a utilização de recursos computacionais. Este trabalho propõe uma estratégia hierárquica de distribuir o escalonamento de tarefas em Frameworks de análises de grandes quantidades de dados, introduzindo o escalonador assistente, cuja função é aliviar a carga do escalonador centralizado ao se responsabilizar por uma fração da carga de escalonamento. O Apache Spark foi o Framework utilizado para implementarmos uma versão do escalonador de tarefas distribuído hierárquico e para realizarmos experimentos comparativos para testar a escalabilidade da proposta. Utilizando 32 nós computacionais, os resultados mostram que a nossa prova de conceito mantém valores para tempos de execução semelhantes aos do Apache Spark original. Além disso, mostramos que, com o emprego dos escalonadores assistentes, conseguimos fazer melhor uso dos processadores dos nós durante a execução dos experimentos. Data intensive frameworks have a featured role in industry and academia. They make computation distribution and parallelization transparent to data scientists providing them greater productivity in data analytics application development like machine learning and deep learning algorithms implementations. However, in order to provide this abstraction layer several issues emerge like obtaining good performance when using many processing units, handling communication and coping with storage devices. One of the most relevant challenges is related with task scheduling. Perform this action in an efficient and scalable manner is very important, since it impacts significantly computing resources performance and utilization. This work proposes an hierarchical manner of distributing task scheduling in data intensive frameworks, introducing the scheduler assistant whose role is alleviate central scheduler job as it takes responsibility of a share of the scheduling load. We use Apache Spark for implementing a version of the hierarchical distributed task scheduler and to perform comparative experiments for testing the proposal scalability. Using 32 computational nodes, results show our proof of concept maintains execution times values similar to those found with the original version of Apache Spark. Moreover we show that deploying scheduler assistants the system can better utilize computational nodes processors during experiments executions. Finally, we expose a bottleneck due the centralization of scheduling decisions at Apache Spark execution model.

Submitted by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2020-09-20T22:55:19Z No. of bitstreams: 1 CaioBonfattiGomesDeCarvalho.pdf: 1105698 bytes, checksum: 8a1012025c52f8b513a6045ce6de8cf4 (MD5) Made available in DSpace on 2020-09-20T22:55:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CaioBonfattiGomesDeCarvalho.pdf: 1105698 bytes, checksum: 8a1012025c52f8b513a6045ce6de8cf4 (MD5) Previous issue date: 2018-03 No modelo de computação por fluxo de dados, dataflow, as instruções ou tarefas são executadas de acordo com as dependências de dados, ao invés de seguir a ordem do programa, permitindo a exploração natural de paralelismo. A Sucuri é uma biblioteca dataflow em Python que permite aos usuários especificarem suas aplicações como um grafo de dependências, e as executa de maneira transparente em clusters de multicores, enquanto se encarrega também dos problemas de escalonamento. Avan¸cos recentes em computação fog e in-situ assumem que dispositivos de armazenamento e de rede serão equipados com unidades de processamento, geralmente de baixo consumo de energia e baixo desempenho. Uma decisão importante em tais sistemas é a de migrar os dados para os processadores tradicionais, pagando os custos de comunicação, ou realizar a computação onde o dado está (in-situ), usando um processador de desempenho potencialmente menor. Este trabalho apresenta um estudo dos diferentes fatores que devem ser levados em consideração quando executando aplicações dataflow em um ambiente de computação in-situ. A Sucuri foi utilizada para gerenciar a execução em um pequeno sistema composto de um computador comum e uma placa Parallella simulando um disco inteligente, e uma série de experimentos foi realizada para mostrar como o tamanho dos dados a serem transferidos, a latência de rede, a perda de pacotes e a complexidade computacional da aplicação afetam o tempo de execução quando o processamento é deixado a cargo desse disco. Então, uma solução de escalonamento estático que leva em conta tais fatores é apresentada, dando a Sucuri poder de decisão sobre onde melhor realizar o processamento dos dados, evitando fazer a computação in-situ quando a mesma não trouxer ganhos de performance. In the dataflow computation model, instructions or tasks are executed according to data dependencies, instead of following program order, thus allowing parallelism to be exposed naturally. Sucuri is a dataflow library for Python that allows each user to specify their application as a dependency graph and execute it transparently in clusters of multicores, while taking care of scheduling issues. Recent trends in Fog and In-situ computing assume that storage and network devices will be equipped with processing elements that usually have lower power consumption and performance. An important decision for such systems is whether to move data to traditional processors (paying the communication costs), or to perform the computation where the data sits, using a potentially slower processor. Hence, runtime environments that deal with that trade-off are of extreme importance. This work presents a study on different factors that should be considered when running dataflow applications in a In-situ environment. We use Sucuri to manage the execution in a small system with a regular PC and a Parallella board, emulating a smart storage, and a set of experiments was performed to show how data transfer size, network latency, packet loss rates and computational complexity affect execution time when outsourcing computation to the smart storage. Then, a static scheduling solution is presented, allowing Sucuri to take the best decision where to execute the application, avoiding outsourcing when there would be no performance gains.

Submitted by Ricardo Sampaio null (cobraxms@yahoo.com.br) on 2018-04-02T17:22:08Z No. of bitstreams: 1 Ricardo Sampaio - Matrizes no estudo e na resolução de sistemas lineares.pdf: 1339231 bytes, checksum: c27b73e8517bd73345ca823cfeecf3e5 (MD5) Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-04-03T12:04:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sampaio_r_me_sjrp.pdf: 1130997 bytes, checksum: 82f22c665b2241146e03d978ffb2e926 (MD5) Made available in DSpace on 2018-04-03T12:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sampaio_r_me_sjrp.pdf: 1130997 bytes, checksum: 82f22c665b2241146e03d978ffb2e926 (MD5) Previous issue date: 2018-03-01 Os sistemas de equações lineares são muito úteis, pois podem modelar matematicamente diversos problemas em Estatística, Física, Química, Engenharia, Administração, Economia, enfim, em várias áreas do conhecimento. Historicamente, o cálculo de soluções desse tipo de sistema pelos chineses motivou o surgimento das matrizes, que, grosseiramente falando, são tabelas de elementos distribuídos em linhas e colunas. O uso de matrizes facilita o estudo e também a resolução de sistemas lineares, pois simplificam a notação e padronizam os procedimentos. O método do escalonamento de matrizes, por exemplo, é uma técnica que pode ser utilizada em sistemas lineares em geral, além de ser facilmente automatizada devido ao seu algoritmo. O objetivo deste trabalho é apresentar alguns conceitos e resultados sobre matrizes e sistemas lineares e abordar a relação entre eles, além de propor alguns problemas que podem ser resolvidos utilizando esses resultados. Professores do Ensino Médio podem utilizar tais problemas em sala de aula para trabalhar esse assunto com seus alunos. The systems of linear equations are very useful because they can mathematically model several problems in Statistics, Physics, Chemistry, Engineering, Administration, Economics, and finally, in various areas of knowledge. Historically, the computation of solutions of this type of system by the Chinese motivated the emergence of matrices, which, roughly speaking, are tables of elements distributed in rows and columns. The use of matrices facilitates the study and the resolution of linear systems because they simplify the notation and standardize the procedures. The Echelonment method, for example, is a technique that can always be used in linear systems in general, besides being easily automated due to its algorithm. The objective of this work is to present some concepts and results about matrices and linear systems and to approach the relation between them, besides proposing some problems that can be solved using these results. High school teachers may use such problems in the classroom to work on this subject with their students.

Submitted by Cassio Henrique Volpatto Forte null (cassiohenriquevolpatto@hotmail.com) on 2018-03-23T14:11:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 2024184 bytes, checksum: d6bed57662958df380a22b4445c0b980 (MD5) Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-03-23T18:21:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 forte_chv_me_sjrp.pdf: 2024184 bytes, checksum: d6bed57662958df380a22b4445c0b980 (MD5) Made available in DSpace on 2018-03-23T18:21:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 forte_chv_me_sjrp.pdf: 2024184 bytes, checksum: d6bed57662958df380a22b4445c0b980 (MD5) Previous issue date: 2018-02-07 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A complexidade crescente das aplicações e o grande volume de dados utilizados por elas levam a um uso sempre crescente de sistemas distribuídos de alto desempenho. Nas últimas décadas o impacto do consumo de energia cresceu em relevância para o bom funcionamento desses sistemas, e seu tratamento é um grande desafio aos projetistas de hardware, desenvolvedores de aplicações e administradores. A dificuldade desse tratamento decorre do conflito entre consumo de energia e desempenho. Reduzir o consumo de energia das máquinas em um sistema distribuído causa prejuízos ao desempenho, enquanto fazer com que elas trabalhem mais rapidamente proporciona melhor desempenho mas causa aumento no consumo de energia. Nesse cenário, as políticas de escalonamento de tarefas podem levar em conta o consumo de energia, auxiliando no tratamento do problema. Este texto apresenta o desenvolvimento e avaliação de um novo algoritmo de escalonamento de tarefas independentes em grades computacionais federadas, o EHOSEP (Energy-aware Heterogeneous Owner-Share Enforcement Policy). O objetivo do novo algoritmo é tratar o consumo de energia, associando-o a um critério de justiça de propriedade. Esse critério de justiça decorre das chamadas grades federadas ou cooperativas, formadas por recursos computacionais de diferentes proprietários, procurando estimular seu compartilhamento pela garantia de uso justo. Os resultados obtidos com a simulação da aplicação do EHOSEP em diferentes modelos de grade mostram que é possível estimular o uso da grade atendendo-se limites de potência. The increasing complexity of applications and the large volume of data used by them lead to an ever-increasing use of high-performance distributed systems. In recent decades the energy consumption is becoming more relevant to the proper functioning of these systems, and its management is a major challenge to hardware designers, application developers and administrators. The difficulty of this management arises from the conflict between power consumption and performance. Reducing energy consumption of machines in a distributed system reduces performance as well, while making machines work faster provides better performance at a cost of an increase in energy consumption. In this scenario, task scheduling policies may also consider energy consumption, helping to solve this problem. This document presents the development and evaluation of a new scheduling algorithm for independent tasks in federated computing grids, the EHOSEP (Energyaware Heterogeneous Owner-Share Enforcement Policy). The goal of the new algorithm is to address energy consumption by associating it with a ownership fairness criterion. This fairness criterion stems from the so-called federated or cooperative grids, formed by computational resources of different owners, aiming the resource sharing by the guarantee of fair usage. Results achieved with the simulation of EHOSEP applied to different grid models show that it is possible to stimulate the use of the grid even limiting energy consumption.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial, O presente projeto de dissertação foi realizado no âmbito do curso de Mestrado Integrado em Engenharia e Gestão Industrial e desenvolvido em ambiente industrial numa empresa produtora de capas de assentos para automóveis. O foco da dissertação foi a gestão de células de costura, quer ao nível das operações realizadas nas células, quer ao nível do planeamento da produção das mesmas. O projeto foi desenvolvido com numa metodologia de Action Research em que se diagnosticaram problemas e planearam-se e implementaram-se ações que visassem a sua redução ou eliminação. Inicialmente, efetuou-se uma revisão bibliográfica acerca de temas relacionados como a filosofia de produção Lean e reviram-se diferentes tipos de sistemas de produção, bem como as diferentes funções do planeamento e controlo da produção, por fim, conceitos relacionados com células de produção. Seguidamente, foi realizada uma apresentação da empresa, onde se enquadra a mesma numa supply chain automóvel, detalha-se o processo de produção das capas de assento e apresentam-se os sistemas de informação da empresa. Posteriormente, efetuou-se uma análise ao estado atual da gestão de células de costura, onde se analisou o processo de planeamento de produção e aspetos relacionados com o escalonamento dos trabalhos a executar nas células. Identificaram-se desperdícios gerados, principalmente, por ineficiências ao nível dos fluxos de informação e também por problemas relacionados com o balanceamento das operações nas células. Após a identificação dos problemas, elaboraram-se propostas para a redução ou eliminação dos mesmos. Desse modo, foi implementado um sistema para redução do tempo de um setup que ocorre em grande parte das células da empresa, implementou-se um novo balanceamento das operações em uma célula e criou-se uma ferramenta informática para a criação de programas detalhados de produção. Com estas implementações verificou-se uma redução do tempo de setup de uma operação de cerca de 94% e um aumento de produtividade na célula onde foi implementado o novo balanceamento de cerca de 35%. Para além disto, a empresa passou a possuir uma ferramenta para criação de sequências de produção nas várias células produtivas, sendo por isso um ponto essencial para a melhoria dos processos de logística interna., This dissertation project was made in accordance with the Integrated Master’s in Industrial Management and Engineering and it was developed in industrial environment in a car seats upholstery factory. The focus of this dissertation was sewing cells management, at operation and production planning levels. The project was developed with the Action Research methodology in which problems were detected and improvement actions were implemented to reduce or even eliminate the stated problems. Initially, a bibliographic revision was made, where the Lean Production was explained. Also, different types of production systems and the different functions of Production Planning and Control were reviewed. Lastly, some concepts related to the production cells theme were presented. Then, a company presentation was made, also the supply chain in which the company is included was presented, as well as the process of car seats upholstery production. After that, the actual state of the process of production cells management was evaluated, specifically, the process of production planning and aspects concerning with production scheduling. The wastes created by information flow inefficiencies and production cells operations levelling were identified. After problem identification, improvement proposals were elaborated to reduce or even eliminate the problems. That way, a system was implemented to reduce setup time of an operation that occurs in the most part of company's cells. A new cell operations scheme was implemented, and an informatic framework created to devise production scheduled plans. By implementing the stated improvements, a reduction of 94% in the setup time was achieved as well as an improvement of 35% in the productivity of the cell in which the new operations scheme was implemented. Moreover, the company got a new software to create production scheduled plans that is a crucial aspect to improve internal logistics processes.

Orientador: Edmundo Roberto Mauro Madeira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação Resumo: O crescente consumo de energia e a poluição gerada para alimentarem a infraestrutura da computação em nuvem, impulsionados pela proliferação de dispositivos com baixo poder de processamento e a crescente necessidade de computação elástica, têm sido uma constante preocupação, refletida em numerosas abordagens no contexto da computação verde para lidar com este problema. Além disso, percebemos que o principal padrão escolhido para a conectividade dos data centers que operam em nuvem, Ethernet, tem apresentado rápido aumento das taxas de transmissão, bem como a expectativa de continuidade deste. Neste trabalho efetuamos estudos acerca dos impactos do aumento das taxas de transmissão no processo de escalonamento de máquinas virtuais, focando, em especial, no consumo de energia, no makespan, nos tempos de execução de cargas de trabalho e no número de migrações de máquinas virtuais em data centers que operam em nuvens, no contexto da ciência de energia. Desenvolvemos, também, um modelo empírico para estimar o consumo de energia em função da largura de banda para um conjunto de cenários. Expandimos nossos estudos e apresentamos o BALA, um algoritmo de escalonamento de máquinas virtuais ciente de energia e de largura de banda, com especial aproveitamento em data centers com agrupamentos de servidores que apresentam heterogeneidade em largura de banda. Finalmente, apresentamos o TEA, um algoritmo de escalonamento de máquinas virtuais ciente de energia e de topologia de rede, que considera não somente os elementos de borda, mas também o núcleo da rede, sendo um algoritmo escalável capaz de atuar em uma diversidade de cenários, incluindo, mas não se limitando, a nuvens constituídas de data centers geodistribuídos ou não, com topologias de rede arbitrárias, que admitem ou não a migração de máquinas virtuais, homogêneos ou heterogêneos tanto em servidores quanto no núcleo da rede, podendo suportar SLA com garantia de processamento para máquinas virtuais e dar preferência às máquinas virtuais de prioridades elevadas. Para atingir nossos objetivos, utilizamos em ambos algoritmos técnicas como o desligamento de servidores ociosos, DVFS e a migração de máquinas virtuais. Em adição, no TEA, também empregamos um conceito de maximização de eficiência em energia de rotas e o desligamento de comutadores de pacotes ociosos. Resultados obtidos por simulação em um extenso número de cenários mostram que este algoritmo, confrontado a diversos outros algoritmos cientes de energia, apresenta os melhores resultados em economia de energia em aproximadamente metade dos casos, e o melhor makespan na maior parte dos casos. Os ganhos observados são notáveis em data centers geodistribuídos, heterogêneos e com topologias constituídas por um número grande de comutadores de pacotes Abstract: The increasing energy consumption and the pollution generated to power the infrastructure of the cloud computing, driven by the proliferation of devices with low processing power and the increasing need for elastic computing, have been a constant concern, reflected in numerous approaches in the context of green computing to deal with this problem. In addition, we realize that the connectivity leading choice for data centers that operates in the cloud, Ethernet, has shown rapid increase in transmission rates, as well as the expectation of continuity of this growth. In this work, we study the impacts of the increase of transmission rates in the virtual machine scheduling process, focusing in particular on power consumption, makespan, workload execution times, and the number of machine migrations in data centers that operate in clouds in the context of energy awareness. We have also developed an empirical model to estimate energy consumption as a function of bandwidth for a set of scenarios. We have expanded our studies and presented the BALA, an energy-aware and bandwidth-aware scheduling algorithm, with special use in data centers with server groups having heterogeneity in bandwidth. Finally, we present the TEA, a virtual scheduling algorithm aware of energy and network topology, which considers not only the edge elements, but also the network core, being a scalable algorithm capable of acting in a diversity of scenarios, including, but not limited to, clouds made up of geo-distributed or non geo-distributed data centers with arbitrary network topologies that allow or disallow the migration of virtual machines, homogeneous or heterogeneous servers and network core devices, and supporting SLA with guaranteed processing for virtual machines and giving preference for high priority virtual machines. To achieve our goals, we use in both algorithms techniques such as shutdown of idle servers, DVFS, and migration of virtual machines. In addition, in TEA, we also employ a concept of maximizing energy efficiency in routes and shutting down idle switches. Results obtained by simulation in an extensive number of scenarios show that this algorithm, compared to several other energy-aware algorithms, presents the best results in energy savings in approximately half of the cases, and the best makespan in most cases. The observed gains are notable in geo-distributed data centers, with topologies consisting of a large number of switches, and in heterogeneity cases Doutorado Ciência da Computação Doutor em Ciência da Computação CAPES CNPQ 167384/2014-7 FAPESP

Mestrado em Métodos Quantitativos para a Decisão Económica e Empresarial O presente projeto reside na criação, em parceria com a Secretaria das Licenciaturas do ISEG, de uma plataforma para o escalonamento de todas as provas escritas das Licenciaturas. Para facilitar a utilização da plataforma, houve um cuidado particular em reproduzir o procedimento manual, no processo automático. Esta ferramenta, a ser aplicada na secretaria do ISEG, permite otimizar o escalonamento das provas aplicando métodos que observam as regras impostas pelo regulamento de avaliação. A plataforma desenvolvida permitiu tornar a tarefa num processo mais rápido, acessível e eficaz. Partindo da lista das inscrições de cada aluno e com os restantes dados referentes às unidades curriculares e época de avaliação, obtêm-se os vários horários das provas de avaliação por curso. Para ilustrar e avaliar esta ferramenta, a plataforma foi testada num escalonamento anterior, sendo assim possível comparar os resultados obtidos pelos dois métodos: manual e automatizado. This project is based on the creation, in partnership with the Undergraduate Office of ISEG, of a platform for the scheduling of all the written tests of the Undergraduate Courses. Particular care has been taken to reproduce, as much as possible, in the automatic process the appearance of the manual procedure, to facilitate its use. This tool, to be applied in the secretariat of ISEG, allows the scheduling of the exams and tests by applying methods that observe the rules imposed by the evaluation regulation. The developed platform made the scheduling task faster, more accessible and more efficient. Starting from the list of the enrollments of each student and the remaining data referring to the curricular units and the evaluation period, the shedules for the exams and tests by course are obtained. To illustrate and evaluate this tool, the platform was used in a previous scheduling and the results obtained by the two methods were compared: manual and automated. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Mestrado em Métodos Quantitativos para a Decisão Económica e Empresarial O objetivo deste projeto é resolver um problema de reescalonamento de bombeiros voluntários, recorrendo a técnicas de investigação operacional. O problema em causa consiste em fazer uma nova escala quando se é deparado com uma ou mais ausências inesperadas, tendo sempre como base a disponibilidade apresentada mensalmente pelos bombeiros, bem como a escala inicial. O problema foi formulado em programação linear inteira, tendo sido resolvido computacionalmente com recurso ao OpenSolver. Foram desenvolvidos dois modelos de reescalonamento, com dois objetivos diferenciados. O primeiro consiste em obter um novo escalonamento tendo em conta as restrições e não alterando turnos afetados no plano inicial, além dos decorrentes das faltas identificadas. No segundo modelo é permitido fazer alterações ao plano inicial sendo que o objetivo é minimizar as diferenças entre as duas escalas, a inicial e a resultante do reescalonamento. Da resolução de cada modelo obtém-se um novo plano de escalonamento final que cubra as ausências não programadas, sem intervenção humana. Assim, com recurso ao OpenSolver, é possível dispor de uma solução num curto espaço de tempo computacional. O modelo permite ainda testar, em pouco tempo, diferentes alternativas. The objective of this project is to solve the rescheduling problem of voluntary firefighters, while using operational research techniques. The problem involves creating a new schedule (scale) when faced with one or more unexpected absences, based on the availability presented monthly by each firefighter as well as on the initial scale. The problem was formulated in integer linear programming and was solved computationally using OpenSolver. Two rescheduling models were developed, with two different objectives. The first one aims to create a new schedule that takes into account all the restrictions, without changing the assignments of the initial plan, except those due to absences. In the second model, some changes were made to the initial plan. This time, the objective is to minimize the differences between the two schedules, the initial schedule and the final rescheduling. The results of these two models devise a new final scheduling plan that covers the non- programmed absences, without human intervention and obtained through OpenSolver, that grants a solution in a short computational time. The model also allows to test, in a short time, different alternatives. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Mestrado em Métodos Quantitativos para a Decisão Económica e Empresarial O tema do presente Trabalho de Final de Mestrado é a otimização do escalonamento de pacientes no serviço de Radioterapia do Hospital da Luz. Semanalmente são escalonados os pacientes que iniciam os seus tratamentos mantendo a escala dos pacientes cujos tratamentos se encontram a decorrer. Numa primeira fase foi necessário compreender todo o funcionamento do serviço, bem como os tratamentos de radioterapia. Numa segunda fase, foi recolhida informação mais específica acerca do processo de escalonamento utilizado para decidir quais seriam as abordagens a considerar. Para traduzir o problema encontrado são apresentados dois modelos de Programação Linear Inteira. Os modelos são testados numa instância gerada aleatoriamente com dimensão próxima da real. Os resultados obtidos foram analisados comparativamente procurando-se igualmente estudar uma possibilidade de combinação de ambos. The theme of this Masters Final Work is focused on the optimization of a schedule of patients in the Radiotherapy service of Hospital da Luz. Patients who start their treatments are weekly staggered, keeping the scale of patients whose treatments are in progress. First, it was necessary to understand the whole operation of the service, as well as the radiotherapy treatments. In a second phase, more specific information about the scheduling process used was collected in order to decide which approaches should be considered. To translate the problem found, two Integer Linear Programming Models are presented. The models were tested in a randomly generated instance with a dimension close to what was observed. The obtained results were comparatively analyzed, and a possibility of combining the two models was also studied. info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2018-12-27T18:29:39Z No. of bitstreams: 1 Marcos Fernando Machado de Jesus de Santana.pdf: 1588561 bytes, checksum: a0811f14c7afac396441ab2ebf98f5be (MD5) Made available in DSpace on 2018-12-27T18:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Fernando Machado de Jesus de Santana.pdf: 1588561 bytes, checksum: a0811f14c7afac396441ab2ebf98f5be (MD5) Previous issue date: 2017-08-30 Solving the problem of production scheduling is an important task in production planning and control. This problem consists, in short, to define a sequence of realization of the production operations for each of the resources (machines) available. This is a complex problem, especially in job shop-type production environments in which each job is defined as a single set of tasks that must be processed in a predefined order and different from that of other jobs. These are the Job Shop Scheduling Problems (JSSP). For smaller problems exact methods have been considered the most indicated because they find the optimal solution in acceptable computational times. For larger problems, which grow in a non-linear way in relation to the number of jobs and machines, heuristic solutions have been more used as a function of computational cost, although they do not guarantee to find the optimal solution. The heuristic and metaheuristic methods have gained prominence in the literature, as is the case of the Genetic Algorithm (GA), which is based on the theory of evolution of the species. However, the genetic algorithm without the application of a local search technique, which is a search in the vicinity of a solution to refine it, does not present satisfactory results for the problem specifically addressed. The objective of this work is to compare different representations in a local search method, together with GA, for the scheduling problem in the job shop environment. For the tests of this work, local search method was evaluated in instances known in the literature. Search methods with defined neighborhoods from direct and indirect representations of the solution in the Genetic Algorithm were compared. The results show that methods with indirect approach defined from indirect representations of the solution are more effective for the problems tested, compared to the direct approach, especially in relation to the computational cost. Resolver o problema de escalonamento da produção representa uma importante tarefa do planejamento e controle da produção. Esse problema consiste, resumidamente, em definir uma sequência de realização das operações de produção para cada um dos recursos (máquinas) disponíveis. Trata-se de um problema complexo, especialmente em ambientes de produção do tipo job shop nos quais cada job é definido como um conjunto único de tarefas que devem ser processadas em uma ordem pré-definida e diferente da dos demais jobs. Esses são os chamados Job Shop Scheduling Problems (JSSP). Para problemas menores, métodos exatos têm sido considerados os mais indicados por encontrarem a solução ótima em tempos computacionais aceitáveis. Já para problemas maiores, que crescem de forma não linear em relação ao número de jobs e máquinas, soluções heurísticas têm sido mais utilizadas em função do custo computacional, ainda que não garantam encontrar a solução ótima. Os métodos heurísticos e metaheurísticos têm ganhado destaque na literatura, como é o caso do Algoritmo Genético (AG) que é baseado na teoria da evolução das espécies. Entretanto, o algoritmo genético sem a aplicação de uma técnica de busca local, que é uma busca na vizinhança de uma solução com objetivo de refiná-la, não tem apresentado resultados satisfatórios para o problema abordado. O objetivo deste trabalho é comparar diferentes representações em um método de busca local, em conjunto com o AG, para o problema de escalonamento em ambiente job shop. Para os testes deste trabalho, método de busca local foi avaliado em instâncias conhecidas na literatura. Foram comparados métodos de busca com vizinhanças definidas a partir de representações diretas e indiretas da solução no Algoritmo Genético. Os resultados mostram que o método com abordagem indireta definida a partir de representações indiretas da solução são mais efetivos para os problemas testados, comparado com a abordagem direta, especialmente em relação ao custo computacional.