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Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2018-05-09T12:45:23Z No. of bitstreams: 1 2010 - Ananias de Oliveira Lima.pdf: 5673141 bytes, checksum: c85c1dd5947492ba2e6f14cf595a0a03 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-09T12:45:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010 - Ananias de Oliveira Lima.pdf: 5673141 bytes, checksum: c85c1dd5947492ba2e6f14cf595a0a03 (MD5) Previous issue date: 2010-02-28 / The objective of this research was to evaluate the effectiveness of methodology of projects in the context of the concepts of physics in the teaching of Soil Science, arousing interest in the scientific research while working as a team, contributing for the education of the student and promoting a meaningful learning. Such research is warranted because the contemporary pedagogical proposals must have a focus on new meaning of education, centered on the idea that education means preparing the individual to meet personal needs and desires of a society in constant transformation. Unfortunately, most schools have established a methodology represented by the traditional lecture, in whose model the teacher conveys to the student the content through the verbal exposition of the subject, exercises of memorization and retention. However, for learning to be meaningful it becomes necessary for one school with previous experience of students, allowing the formulation and solution of problems that encourage the construction of knowledge. The traditional methodology of physics has not met the goal of educating the young for the exercise of technical and scientific activities, being disconnected from the vocational subjects, therefore, does not attract the interest of the student, being unable to stimulate development skills of teamwork. In this sense, it is believed that the teaching-learning process could be enhanced with the implementation of interdisciplinary activities in order to understand concepts in physics laboratory activities in their professional practice. The research was conducted at IFES Campus Santa Teresa with a group of students from the Technical Course on Integrated Agricultural High School, enrolled in physics, consisting of 24 students. Initially, the students participated in educational activities of conceptual physics, and the theme generator design methodology was selected as the objective of developing an interdisciplinary and contextualized, referring to the concepts of soil. Following these concepts were used to carry out laboratory activities using the equipment available for the determination of texture, density, humidity and porosity of the soil samples, which resulted in completing reports. Students planned activities, preparing reports on their group, to determine the density, humidity and porosity of the fields according to the standard reports. Throughout this study, it was observed that the methodology allowed a greater interest by students, demonstrated by enthusiasm during the development of activities. It also promoted a better understanding of the concept of soil and a contextualized view of the behavior of soil water in the face of the texture features and their correlations with the physical quantities such as mass, density, velocity and humidity studied in high school. Project activities also allowed students to experience teamwork, allowing them to interact with equipment and materials, acquiring skills and acquire skills that only work on a project using the methodology. / The objective of this research was to evaluate the effectiveness of methodology of projects in the context of the concepts of physics in the teaching of Soil Science, arousing interest in the scientific research while working as a team, contributing for the education of the student and promoting a meaningful learning. Such research is warranted because the contemporary pedagogical proposals must have a focus on new meaning of education, centered on the idea that education means preparing the individual to meet personal needs and desires of a society in constant transformation. Unfortunately, most schools have established a methodology represented by the traditional lecture, in whose model the teacher conveys to the student the content through the verbal exposition of the subject, exercises of memorization and retention. However, for learning to be meaningful it becomes necessary for one school with previous experience of students, allowing the formulation and solution of problems that encourage the construction of knowledge. The traditional methodology of physics has not met the goal of educating the young for the exercise of technical and scientific activities, being disconnected from the vocational subjects, therefore, does not attract the interest of the student, being unable to stimulate development skills of teamwork. In this sense, it is believed that the teaching-learning process could be enhanced with the implementation of interdisciplinary activities in order to understand concepts in physics laboratory activities in their professional practice. The research was conducted at IFES Campus Santa Teresa with a group of students from the Technical Course on Integrated Agricultural High School, enrolled in physics, consisting of 24 students. Initially, the students participated in educational activities of conceptual physics, and the theme generator design methodology was selected as the objective of developing an interdisciplinary and contextualized, referring to the concepts of soil. Following these concepts were used to carry out laboratory activities using the equipment available for the determination of texture, density, humidity and porosity of the soil samples, which resulted in completing reports. Students planned activities, preparing reports on their group, to determine the density, humidity and porosity of the fields according to the standard reports. Throughout this study, it was observed that the methodology allowed a greater interest by students, demonstrated by enthusiasm during the development of activities. It also promoted a better understanding of the concept of soil and a contextualized view of the behavior of soil water in the face of the texture features and their correlations with the physical quantities such as mass, density, velocity and humidity studied in high school. Project activities also allowed students to experience teamwork, allowing them to interact with equipment and materials, acquiring skills and acquire skills that only work on a project using the methodology. / O objetivo da pesquisa foi avaliar a efic?cia da metodologia de projetos na contextualiza??o dos conceitos de F?sica no ensino da Ci?ncia do Solo, despertando o interesse pela pesquisa cient?fica ao trabalhar em equipe, contribuindo na forma??o integral do aluno e promovendo uma aprendizagem significativa. Tal pesquisa se justifica porque as propostas pedag?gicas contempor?neas precisam ter em foco um novo sentido da educa??o, centrado na id?ia de que educar significa preparar o indiv?duo para responder ?s necessidades pessoais e aos anseios de uma sociedade em constante transforma??o. Infelizmente, na maioria das escolas, vigora a metodologia tradicional representada pela aula expositiva, em cujo modelo o professor passa para o aluno o conte?do, atrav?s da exposi??o verbal da mat?ria, de exerc?cios de memoriza??o e fixa??o. Entretanto, para que a aprendizagem seja significativa torna-se necess?ria uma rela??o escolar com as experi?ncias anteriores dos alunos, permitindo a formula??o e resolu??o de problemas que incentivam a constru??o do saber. No ?mbito da F?sica a metodologia tradicional n?o tem atendido ao objetivo de formar o jovem para o exerc?cio de atividades t?cnicas e cient?ficas, mostrando-se desconectada das disciplinas de forma??o profissional, consequentemente n?o atrai o interesse do estudante, sendo incapaz de estimular o desenvolvimento de habilidades de trabalho em equipe. Neste sentido, acredita-se que o processo ensino-aprendizagem poderia ser aprimorado com a realiza??o de atividades interdisciplinares visando a compreens?o de conceitos de F?sica nas atividades laboratoriais em sua pr?tica profissional. O ensaio experimental foi realizado no IFES Campus Santa Teresa com uma turma de alunos do Curso T?cnico em Agropecu?ria Integrado ao Ensino M?dio, matriculados na disciplina de F?sica, constitu?da por 24 alunos. Inicialmente os alunos participaram de atividades pedag?gicas conceituais de f?sica, sendo que o tema gerador da metodologia de projetos foi selecionado como o intuito de desenvolver um trabalho interdisciplinar e contextualizado, referente aos conceitos de solo. A seguir tais conceitos foram empregados na realiza??o de atividades de laborat?rio empregando os equipamentos dispon?veis para a determina??o da textura, densidade, umidade e porosidade total das amostras de solo, que resultaram no preenchimento de relat?rios. Os alunos planejaram as atividades, elaborando seus relat?rios em grupo para determinar a densidade, a umidade e a porosidade das ?reas experimentais de acordo com o padr?o de relat?rios. Ao longo da pesquisa foi poss?vel perceber que a metodologia utilizada possibilitou maior interesse dos alunos, demonstrado pelo entusiasmo pelas atividades desenvolvidas. Tamb?m promoveu um melhor entendimento do conceito de solo e uma vis?o contextualizada do comportamento da ?gua no solo em face das caracter?sticas da textura e de suas correla??es com as grandezas f?sicas como massa, densidade, velocidade e umidade estudadas no Ensino M?dio. As atividades do projeto ainda possibilitaram aos alunos a viv?ncia do trabalho em equipe, permitindo que eles interagissem com equipamentos e materiais, adquirindo habilidades e compet?ncias que somente adquiririam em um trabalho utilizando a metodologia de projetos. / O objetivo da pesquisa foi avaliar a efic?cia da metodologia de projetos na contextualiza??o dos conceitos de F?sica no ensino da Ci?ncia do Solo, despertando o interesse pela pesquisa cient?fica ao trabalhar em equipe, contribuindo na forma??o integral do aluno e promovendo uma aprendizagem significativa. Tal pesquisa se justifica porque as propostas pedag?gicas contempor?neas precisam ter em foco um novo sentido da educa??o, centrado na id?ia de que educar significa preparar o indiv?duo para responder ?s necessidades pessoais e aos anseios de uma sociedade em constante transforma??o. Infelizmente, na maioria das escolas, vigora a metodologia tradicional representada pela aula expositiva, em cujo modelo o professor passa para o aluno o conte?do, atrav?s da exposi??o verbal da mat?ria, de exerc?cios de memoriza??o e fixa??o. Entretanto, para que a aprendizagem seja significativa torna-se necess?ria uma rela??o escolar com as experi?ncias anteriores dos alunos, permitindo a formula??o e resolu??o de problemas que incentivam a constru??o do saber. No ?mbito da F?sica a metodologia tradicional n?o tem atendido ao objetivo de formar o jovem para o exerc?cio de atividades t?cnicas e cient?ficas, mostrando-se desconectada das disciplinas de forma??o profissional, consequentemente n?o atrai o interesse do estudante, sendo incapaz de estimular o desenvolvimento de habilidades de trabalho em equipe. Neste sentido, acredita-se que o processo ensino-aprendizagem poderia ser aprimorado com a realiza??o de atividades interdisciplinares visando a compreens?o de conceitos de F?sica nas atividades laboratoriais em sua pr?tica profissional. O ensaio experimental foi realizado no IFES Campus Santa Teresa com uma turma de alunos do Curso T?cnico em Agropecu?ria Integrado ao Ensino M?dio, matriculados na disciplina de F?sica, constitu?da por 24 alunos. Inicialmente os alunos participaram de atividades pedag?gicas conceituais de f?sica, sendo que o tema gerador da metodologia de projetos foi selecionado como o intuito de desenvolver um trabalho interdisciplinar e contextualizado, referente aos conceitos de solo. A seguir tais conceitos foram empregados na realiza??o de atividades de laborat?rio empregando os equipamentos dispon?veis para a determina??o da textura, densidade, umidade e porosidade total das amostras de solo, que resultaram no preenchimento de relat?rios. Os alunos planejaram as atividades, elaborando seus relat?rios em grupo para determinar a densidade, a umidade e a porosidade das ?reas experimentais de acordo com o padr?o de relat?rios. Ao longo da pesquisa foi poss?vel perceber que a metodologia utilizada possibilitou maior interesse dos alunos, demonstrado pelo entusiasmo pelas atividades desenvolvidas. Tamb?m promoveu um melhor entendimento do conceito de solo e uma vis?o contextualizada do comportamento da ?gua no solo em face das caracter?sticas da textura e de suas correla??es com as grandezas f?sicas como massa, densidade, velocidade e umidade estudadas no Ensino M?dio. As atividades do projeto ainda possibilitaram aos alunos a viv?ncia do trabalho em equipe, permitindo que eles interagissem com equipamentos e materiais, adquirindo habilidades e compet?ncias que somente adquiririam em um trabalho utilizando a metodologia de projetos.

This research evaluates the problems that design engineers face when trying to include environmental issues in product design without jeopardizing other design issues. A thorough review of current literature, tools and methodologies on the topic is given whilst their gaps and shortcomings are revealed and the need for a new methodology is formulated. This sets the starting point for the research and the development carried out during this research. A methodology is proposed in this thesis that helps manufacturers of complex products apply the Eco-Design principle and the whole life cycle approach without compromising the economic performance of their products. On one hand the primary objective outlined for the methodology is to include three different issues in product design: economic impact, environmental impact and functional issues whilst avoiding a trade-off. On the other hand, since the methodology is applicable to complex products, the secondary objective is to align and integrate two separate issues: alignment of the design process progress and the product hierarchy. In order to achieve those objectives existing design tools, such as the TRIZ (Theory of Inventive Problem Solving) matrix and the DfX (Design for X) method, are integrated. Furthermore a computer support tool in the form of a user interface is developed that is based on the theoretical framework of the methodology. This user interface allows for a quick analysis of a product and the production of design suggestions in order to enhance the product characteristics. The validation of the research is presented through examples and the application of case studies of different products. This case study approach helps to develop and apply findings during the methodology development and validate the functionality and flexibility of the proposed methodology. Areas of future work which can help increase the knowledge base, scope and applicability of the work carried out are identified.

Propõe-se aqui uma metodologia de projeto aero-termo-estrutural de motores foguete a propelente sólido. O projeto de um motor foguete deve ser realizado com o objetivo de cumprir requisitos de uma missão. Para cada veículo espacial, com uma nova missão, um novo motor pode ser projetado, necessitando para isso de uma série de ferramentas robustas, capazes de compreender todas as combinações de esforços existentes no funcionamento de um motor, sob condições de altas pressões e temperaturas. A metodologia aqui proposta é testada e validada em bancada de ensaios desenvolvida para este fim. Os resultados obtidos mostram que a metodologia utilizada se aproxima bastante dos resultados teóricos e pode ser ajustada por coeficientes de eficiência com grande facilidade. / It is proposed here an aero-thermo-structural design methodology for solid propellant rocket motors. The design of a rocket motor must be carried out in order to fulfill requirements of a mission. For each new space vehicle, with a new mission, a new motor can be designed, requiring for it a variety of robust tools, able to comprise all combinations of load existing in the operation of a motor under high pressures and temperatures. The methodology proposed here is tested and validated in bank of tests developed for this purpose. The results show that the methodology is very close to the theoretical results and can be adjusted by coefficients of efficiency with great ease.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento das fases de projeto informacional e preliminar para sistemas de freios por atrito, com aplicação em veículos urbanos de baixo custo. O desenvolvimento de projetos de sistemas de freios mecânicos, em veículos com baixa ou nenhuma emissão de poluentes e elevada eficiência depende fortemente do sistema de controle, condições de dirigibilidade, e principalmente das soluções para o sistema de geração e armazenagem de energia. A indústria automotiva constantemente promove a inserção de novas tecnologias, em componentes e sistemas automotivos. Porém, tanto as concepções, quanto as alterações são muitas vezes sigilosas ou/e protegidas por patentes. Nesse sentido foi desenvolvido um procedimento, para o projeto de freios mecânicos, a partir de ferramentas de metodologia de projeto. Durante o projeto informacional, que incorpora as análises de viabilidade técnica e econômica foi feita uma extração de características, cujo objetivo foi identificar os itens mais importantes em um sistema de freios, a partir da visão do usuário final. Para essa etapa foi utilizada a primeira matriz do QFD (Quality Function Deployment), ou matriz da qualidade do projeto. A região dessa matriz denominada \"matriz de contradições\" antecipa possíveis problemas técnicos, que deverão ser solucionados durante o projeto conceitual, ou durante a modelagem ou otimização no projeto preliminar. A concepção inovativa de um sistema de freios depende de um conjunto de variáveis, que inclui o espaço disponível de montagem ou envelope de trabalho, condições estáticas e dinâmicas da massa do veículo em funcionamento, até a forma de propulsão e geração de energia do veículo. A partir dessa visão, foi desenvolvido um programa de apoio ao projeto de freios automotivos dentro da visão de elementos de máquinas e estimativas com modelo simplificado, do perfil de temperatura do elemento de atrito durante a frenagem, com futura aplicação em veículos híbridos. O programa foi orientado por técnicas de metodologia de projeto, uma vez que veículos urbanos comerciais podem ser classificados como \"bens de consumo\". / This work presents the development of the informational and preliminary design phases to friction brakes applied to urban vehicles of low cost. The design development of the brake systems for vehicles with less or zero pollutants emissions, with high efficiency depends strongly of the control systems, dirigibility conditions and mainly of the solutions to the power generation and storage system. The automotive industries often promote the insertion of new technologies to mechanical parts and electromechanically systems. However, the concepts and the improvements are oftentimes secrets or sheltered by patents. In this way is developed a procedure for design mechanical brakes from design methodology techniques. From the informational design, that include the technical and economical feasibilities, it was made the technical informational extraction, whose objective it was to identify the characteristics more important to a brake system from costumer view. In this phase, the first matrix of QFD (Quality Function Deployment) or design quality matrix was developed. The superior matrix called \"Contradiction Matrix\" brings technical problems that will be resolved during the conceptual or preliminary design phases. The innovative conception of a brake system depends on a set of variables and parameters that include considerations about work envelope, static and dynamic conditions of the vehicle and as example, the propulsion and power generation of the system. As result of the design view it was developed a support program for design of the friction brakes considering the machine elements approach and using a simplified model it is possible to estimate of the temperature profile in the friction material during brake process, considering future applications in hybrid vehicles. The program was oriented by design methodology techniques to support the decision-making, once that the urban vehicles mentioned in this work can be classified as \"consumer good\".

Este trabalho apresenta a análise e a sugestão de critérios para o desenvolvimento urbano de um setor periférico a duas cidades: São Paulo e Guarulhos. O local é o bairro Parque CECAP situado no município de Guarulhos. No bairro está localizado o Conjunto Habitacional Zézinho Magalhães Prado, construído em 1975, pela Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano, ocupando cerca de 50% da área. Mesmo sem ter sido construído por inteiro ele caracterizou o bairro. No entanto, novas necessidades apontam para seu re-planejamento. A proposta para o bairro está focada nas áreas remanescentes com cuidados em relação às edificações existentes e a sua relação com o entorno, possibitando a integração das questões de conforto ambiental nos espaços urbanos, mobilidade urbana e densidade de ocupação dos espaços. O trabalho demonstra o potencial de transformação da área em estudo e a possibilidade de interação do poder público e privado na proposta de diretrizes para a re-qualificação urbana do local. Neste trabalho procurou-se explicitar a metodologia desenvolvida, no sentido de que possa ser referência para o estudo de setores urbanos similares. / This work provides analysis and suggestions for developing viewpoints to renewal a suburban sprawl land located in between the central areas of two metropolitan cities: São Paulo and Guarulhos. The place subject of this study is a neighborhood known as Parque CECAP. Over there is located a large housing development, Conjunto Habitacional Zézinho Magalhães Prado, built in 1975, which cover 50% of the all parcel. Just partially finished, this project characterizes the neighborhood. But, knew environmental and people demands, are leading for up to date knew development. The main focus of our work is to the remaining areas but taking care of the spaces already occupied. It views to integrated issues such as environmental control, urban mobility and patterns of people occupancy. The results of our research shows up the potential to development, and the possibilities to get together private and governmental agencies to promote local changes. In parallel to the research our aim was to organize the adopt methodology in a way to be useful as reference to further works.

O objetivo da presente dissertação é investigar as mudanças ocorridas na metodologia de projeto arquitetônico em função da incorporação do computador como ferramenta auxiliar na concepção de projetos. Parte do princípio de que existe relação íntima entre a ferramenta empregada, a metodologia adotada e a forma arquitetônica, tomando como recorte temporal a segunda metade do século XX. Mais especificamente, investiga as chamadas arquiteturas digitais, isto é, aquelas arquiteturas cuja elaboração e manipulação da forma tiveram como plataforma as ferramentas digitais ou softwares específicos para o desenho e modelagem. Neste caso, o computador não é empregado como ferramenta de representação, mas associado ao processo criativo, causando interferências diretas na forma dos edifícios. Norteada pela pergunta como as novas arquiteturas têm sido concebidas?, o foco primordial da dissertação são as técnicas básicas exclusivamente digitais. Para isso, o estudo analisa três momentos evolutivos da metodologia de projeto assistido pelo computador. O período de formulação, onde é estudada a evolução das ferramentas digitais de projeto e sua gradativa incorporação ao domínio arquitetônico, bem como as novas técnicas e conceitos surgidos nesse momento; o ponto de inflexão, com a construção da primeira das arquiteturas digitais, o Museu Guggenheim de Bilbao, a partir do qual houve a consolidação do movimento digital na disciplina; e, finalmente, o terceiro momento, onde é identificada a fratura metodológica, isto é, quando as tecnologias paramétricas e algorítmicas, identificadas como duas técnicas básicas essencialmente digitais, emergiram como fontes catalisadoras do processo de evolução das arquiteturas digitais para as arquiteturas geradas digitalmente. Com este trabalho, pretende-se fornecer contribuições iniciais para a atualização e evolução da prática de projeto na cena arquitetônica brasileira. / This research aims to investigate the changes in architectural design methodology due to the introduction of the computer as a tool to assist the design process. It assumes that tools, adopted methodology and architectural form are close related, taking as cut-off time the second half of the twentieth century. More specifically, it investigates the so-called \'digital architecture\', that is, the digitally-based design architectures. In this case, the computer is not used as a tool for visualization, but as a generative tool to manipulates and transform architectural form. Guided by the question \'how new architectures have been conceived?\', this research focused on exclusively digital techniques. The research examines three moments of the evolutionary digital design methodology. The formulation period, where embracing the evolution of digital design tools and their gradual incorporation into the architectural practice, as well as new techniques and concepts arising in this moment. The turning point, with theconstruction of the first digital architecture, the Guggenheim Museum in Bilbao, which can be defined as a consolidating moment of the digital real in architecture realm, and finally, the third moment, identified as a \'methodology break\', when the parametric and algorithmic technologies, recognized as essentially digital techniques that emerged as catalyst in the process of evolution \'from digital architectures for digitally generated architectures\'. This research aims to provide initial contributions for the upgrade and evolution of design practice in Brazilian architectural scenario.

Sistemas embarcados estão presentes em inúmeras atividades realizadas diariamente, por exemplo, eles são parte integrante dos meios de transporte, encontram-se em sistemas de entretenimento como os tablets e telefones celulares e ainda podem estar dentro das pessoas, como nos usuários de marca-passo. Os sistemas embarcados são desenvolvidos em níveis de complexidade bem distintos, variando de sistemas bem simples até sistemas altamente elaborados e complexos. Essa complexidade pode ser atribuída a diversos fatores, incluindo a necessidade de poder executar múltiplas tarefas em unidades de processamento heterogêneas (baseadas em CPU, GPU, DSP e FPGAs) e atendendo aos requisitos exigidos pelos usuários. Em função do aumento da complexidade e da necessidade de manter o tempo e custo do desenvolvimento de novos sistemas embarcados baixo, uma solução que vem sendo discutida é o uso de metodologias de projetos baseadas em modelos. Estas metodologias usam o modelo como fonte principal de informação. As informações contidas nos modelos variam de acordo com o estágio de desenvolvimento do sistema: nos modelos iniciais são descritivas, simples, incompletas mas permitem realizar simulações que podem ser usadas para guiar o desenvolvimento do próprio sistema. Com o amadurecimento do projeto, mais informações são agregadas aos modelos, tornando-os mais próximos do sistema a ser implementado. Este processo reduz o nível de abstração dos modelos até o ponto que é possível gerar, entre outros artefatos, o código fonte. Neste contexto, sistemas de processamento de imagens embarcados são exemplos de sistemas complexos que fazem processamento de dados de forma intensiva. Estes sistemas são tradicionalmente desenvolvidos em um nível de abstração baixo que tipicamente incluem diagramas blocos e diagrama de estados. Para que seja possível administrar o crescente aumento da complexidade, em um baixo tempo de desenvolvimento, destes sistemas é necessário que sejam criados métodos que permitam desenvolvê-los em um nível mais alto de abstração. Além disso é necessário que existam ferramentas que auxiliem no seu desenvolvimento permitindo, entre outras coisas, aumentar o reúso dos blocos parametrizáveis do sistema e a exploração de espaço de projetos em fases iniciais do projeto para guiar o seu próprio desenvolvimento. Neste trabalho é feita uma proposta de um novo método de desenvolvimento de sistemas embarcados de processamento de imagens baseado na metodologia de engenharia dirigida por modelos. São parte integrantes do método proposto: combinar a modelagem de requisitos funcionais (usando modelagem orientada a objetos) e requisitos não-funcionais (usando modelagem orientada a aspectos); a exploração de espaço de projeto baseada em modelos para resolver o problema de alocação das tarefas nas diferentes unidades de processamento; validação funcional dos modelos; e a geração de código em linguagens de programação. O método proposto chama-se HIPAO, do inglês “Hardware Image Processing system based on model driven engineering and Aspect-Oriented modeling”. O ciclo de desenvolvimento de projeto de sistemas de processamento de imagens embarcado inicia com a coleta dos requisitos técnicos em diagramas de requisitos da linguagem SysML A especificação deste requisitos é feita através de um metamodelo para requisitos técnicos de processamento de imagens que foi desenvolvido em conjunto com o método HIPAO. Estes requisitos são transformados automaticamente em modelos independentes de plataforma (PIM) iniciais. Esta transformação é feita a partir da ferramenta HIPAO desenvolvida em linguagem Java como mecanismo de apoio ao método. Os modelos PIM iniciais evoluem de forma iterativa através da adição de informações feita de forma manual e também de forma automática através da costura ou composição de modelos. O método sugere que modelos de plataforma (PM) sejam desenvolvidos de forma semelhante ao proposto para os modelos PIM, porém sua implementação é considerada trabalho futuro e os modelos PM apresentados neste trabalho são fruto de um desenvolvimento manual. De posse dos modelos PIM e PM o método realiza uma etapa de otimização do modelo através da sua transformação (tipo modelo para texto) para um formato compatível com o framework que realiza a exploração de espaço de projetos dirigida por modelos (MD-DSE). Os modelos específicos de plataforma (PSM) são produzidos com o auxílio de informações obtidas a partir de gráficos tipo Fronteira de Pareto que são produzidos pelo framework MD-DSE que realiza a atividade de alocação das tarefas (modelo PIM) na plataforma (modelo PM) com base em algoritmos heurísticos. O ciclo de desenvolvimento do projeto se encerra com a geração de código, de forma semelhante à maioria dos métodos baseados em engenharia dirigida por modelos, a partir de modelos PSM e alguns exemplos são apresentados. Para o uso e validação do método proposto foram realizados dois estudos de caso. O primeiro é um sistema de processamento de imagens para câmeras científicas de alta resolução e alta velocidade. O segundo estudo de caso propõe o desenvolvimento de um sistema de processamento de imagens a ser integrado a um veículo autônomo não-tripulado. / Embedded systems are present in many daily activities, for example, they are found in entertainment systems such as tablets and cell phones and they could even be inside a person’s body, which is the case of a pace-maker. Embedded systems can have very distinct complexity levels, from very simple to very complex and sophisticated ones. This complexity can be attributed to many different sources, which include the need to execute multiple tasks or deploy them in heterogeneous platforms (i.e. CPU, GPU, DSP and FPGAs) while fulfilling the users requirements. In order to cope with the rising system’s complexity and the need to keep the time to market and cost low, some solutions using methodologies based on model driven engineering are being considered. These methodologies use the model as the primary source of information. The information in the model varies based on the system’s development stage: at the beginning the models are descriptive, simple and incomplete, however they enable to simulate the system at a high level which can be used to drive the system’s development. As the project evolves, more information is added to them and the models looks closer to its final system. This process reduces the models abstraction level to the point that is possible to generate many artifacts from them, such as, source code. In this context, embedded image processing systems are examples of complex systems that perform data intensive processing. These systems are traditionally developed in a low level of abstraction, which typically include block diagrams and state charts. In order to handle the rising system’s complexity, while keeping time to market low, it is necessary to develop new methods that enable these systems development at a high abstraction level. Also, it is necessary the development of new tools to support these methods enabling, among other things, increase in the design reuse of its blocks and the design space exploration at an early stage such that it could guide the systems own development. In this work it is proposed a novel design method for embedded image processing systems based on model driven engineering concepts. This method proposes the following: combine functional requirements (using object oriented modeling) and non-functional requirements (using aspect oriented modeling); perform model based design space exploration in order to tackle task allocation in platforms with multiple processing units; functional model validation; and code generation. The proposed method is called HIPAO, which stands for “Hardware Image Processing system based on model driven engineering and Aspect-Oriented modeling”. The development cycle of embedded image processing systems starts starts with the elucidation of technical requirements using SysML requirements diagram. The specification of the image processing technical requirements is done using a metamodel, which has been developed with the HIPAO method. These requirements are transformed automatically into initial platform independent models (PIM). The transformations are performed by the HIPAO tools developed using Java language. The PIM models evolve by adding new information to it, which can be done manually or in some cases automatically by model weaving or composition. The proposed method suggests that the platform models (PM) should be developed in a similar fashion as the PIM models, but this task is considered a future work therefore all PM models presented in this thesis have been developed manually. Once the PIM and PM models are available the method executes an optimization phase that includes the model transformation (model to text) that produces the information needed by the model driven - design space exploration (MD-DSE). The platform specific models (PSM) are produced based on the information presented as Pareto Fronts that are generated the the MD-DSE framework while performing task (PIM model) allocation on the platform (PM model) using heuristic algorithms. The method development cycle ends with code generation from the PSM models using model to text transformations and some examples are presented. Two case-studies were designed to validate the proposed method. The first one consists of an image processing system for high speed, high resolution scientific image sensors. The second case study consists of an image processing system that is deployed in small Unmanned Autonomous Vehicles.

O avanço da microeletrônica nas últimas décadas trouxe maior densidade aos circuitos integrados, possibilitando a implementação de funções de alta complexidade em uma menor área de silício. Como efeito desta integração em larga escala, as latências dos fios passaram a representar uma maior fração do atraso de propagação de dados em um design, tornando a tarefa de “timing closure” mais desafiadora e demandando mais iterações entre etapas do design. Por meio de uma revisão na teoria dos circuitos insensíveis a latência (Latency-Insensitive theory), este trabalho explora a metodologia de designs elásticos (Elastic Design methodology) em circuitos síncronos, com o objetivo de solucionar o impacto que a latência adicional dos fios insere no fluxo de design de circuitos integrados, sem demandar uma grande mudança de paradigma por parte dos designers. A fim de exemplificar o processo de “elasticização”, foi implementada uma versão síncrona da arquitetura do microprocessador Neander que posteriormente foi convertida a um Circuito Elástico utilizando um protocolo insensível a latência nas transferências de dados entre os processos computacionais do design. Ambas as versões do Neander foram validadas em uma plataforma FPGA utilizando ferramentas e fluxo de design síncrono bem estabelecidos. A comparação das características de timing e área entre os designs demonstra que a versão Elástica pode apresentar ganhos de performance para sistemas complexos ao custo de um aumento da área necessária. Estes resultados mostram que a metodologia de designs elásticos é uma boa candidata para projetar circuitos integrados complexos sem demandar custosas iterações entre fases de design e reutilizando as já estabelecidas ferramentas de design síncrono, resultando em uma alternativa economicamente vantajosa para os designers. / The advance of microelectronics brought increased density to integrated circuits, allowing high complexity functions to be implemented in smaller silicon areas. As a side effect of this large-scale integration, the wire latencies became a higher fraction of a design’s data propagation latency, turning timing closure into a challenging task that often demand several iterations among design phases. By reviewing the Latency-Insensitive theory, this work presents the exploration of the Elastic Design methodology in synchronous circuits, with the objective of solving the increased wire latency impact on integrated circuits design flow without requiring a big paradigm change for designers. To exemplify the elasticization process, the educational Neander microprocessor architecture is synchronously implemented and turned into an Elastic Circuit by using a latency-insensitive protocol in the design’s computational processes data transfers. Both designs are validated in an FPGA platform, using well known synchronous design tools and flow. The timing and area comparison between the designs demonstrates that the Elastic version can present performance advantages for more complex systems at the price of increased area. These results show that the Elastic Design methodology is a good candidate for designing complex integrated circuits without costly iterations between design phases. This methodology also leverages the reuse of the mostly adopted synchronous design tools, resulting in a cost-effective alternative for designers.

Este trabalho aborda o estudo e aplicação das ferramentas da metodologia TRIZ (Teoria da Resolução de Problemas Inventivos) aplicada na fase do projeto conceitual, no qual é desenvolvido um estudo de caso para escolha dos mancais, para cabeçotes de máquinas de corte do tipo \"Dicing Saw\". A metodologia TRIZ é direcionada para busca de idéias, através de uma abordagem sistemática da criatividade para a solução de problemas inventivos, consiste no reconhecimento da similaridade de um problema de projeto específico com um problema análogo, o qual tem uma solução conhecida no universo das patentes. É demonstrada a importância da capacidade de inovação como vantagem competitiva dentro do cenário atual, e como a TRIZ se apresenta como ferramenta sistêmica de suporte à criatividade inserida na fase de projeto conceitual, dentro do processo de desenvolvimento de produto. É desenvolvido um estudo de caso, no qual a TRIZ conduz à escolha sistemática de tipos de mancais apropriados, para eixos-árvore de alta velocidade para uma máquina denominada \"Dicing Saw\". O resultado da aplicação da TRIZ, dada as restrições operacionais foi a escolha de mancais aerostáticos porosos não-metálicos, os quais em conjunto com trabalhos na área de dinâmica de rotores foram manufaturados. A decisão pelo cabeçote com mancais aerostáticos porosos cerâmicos pode minimizar a influência de elevadas amplitudes de vibração durante usinagens sob alta rotação. Dessa forma, é possível concluir que, a metodologia TRIZ é uma ferramenta que permite a identificação de forma rápida e sistêmica os conceitos utilizados para solucionar problemas semelhantes direcionam a busca de soluções criativas para os problemas inventivos, intensifica a capacidade produtiva do engenheiro projetista, ampliando as alternativas, para encontrar melhores soluções, que podem resultar em um menor tempo, para lançamento de novos produtos, bem como melhorar desempenhos funcionais. / This work treats of study and application of the tools of methodology TRIZ (Theory of Inventive Problem Solving) applied to conceptual design where it is developed a case study to choice of pair of bearings more adequate for Dicing Saw machines. The TRIZ methodology leads the idea searches through systematic approach of creativity to solution of inventive problems where is recognized the common behavior of a specific problem with similar problem using patents database. It is demonstrated the importance of the innovation capacity as competitive advantage considering the current scenario and as the TRIZ technique acts as systematic tool to support for creativity and decision making during the conceptual design into product development process. So, it is developed a case study where the TRIZ lead the systematic selection of bearings for spindles of Dicing Saw machines or ultraprecision machines. The results of this study considering the operational constraints it was choice of aerostatic no-metallic porous bearings which were manufacturing to posterior study of dynamic behavior. The decision on spindle using ceramic aerostatic porous bearings can minimize the influence of high amplitudes of vibrations during the manufacturing on different operational ranges. Therefore it is possible to conclude that TRIZ is a technique or procedure that allows the fast and efficient identification of the physical and technical concepts to solution of the similar problems that directed creative alternatives when it is necessary new conceptual approaches, moreover to stimulate the productive capacity of the design engineer lead the search of the better solutions relating better functional solutions, less costs and small time to market.