The study is concerned with the conceptual structure and content of the framework for characterising user-product interaction, proposed under the title – ‘Product Semantics’. The sources for the critique of design, from which the framework is derived, are identified and analysed, and the substantive theoretical and methodological content given initial consideration in terms of the deployment of the central concept of ‘meaning’, and the principal theoretical approaches adopted in the analysis of meaning and semantic concepts generally. The commitment to a cognitive and experiential approach to user-interaction is established and the concepts central to the framework, and requiring more detailed analysis, are identified. The core of the study consists in an analysis of the sequence of concepts and contexts that are chiefly used in the theoretical articulation of the framework, including - function, affordance, categorisation, artefacts, meaning and expression - of which the concept of affordance is central to the structure. On the basis of the initial consideration of the structure and content of the scheme, and in the light of the analysis of concepts, the explanatory structure of the framework is established. It is argued that the core commitment to an experiential and cognitive account, and the form of the explanatory structure, are jointly incompatible with the conceptual content of the framework, particularly in respect of the pivotal role of the concept of affordance. Proposals are advanced for an alternative interpretation which addresses the central issues of consistency and coherence, and which suggests an alternative approach to the conceptual characterisation of the framework and the form of the explanatory hierarchy. The implications of the framework, and the proposed alternative interpretation, are considered in respect of their application in shaping approaches to the development of design theory and methodology, and the experiential aspect of semantics and cognition.

In search of mutable tectonics is a research investigation linking principles found in natural systems, investigated by various fields in biology, physics, and mathematics, in the creation of a design methodology in Architecture. Specifically the report looks into natural system with packing and stacking strategies like bone formation, foam or soap bubbles, and sphere packing. Rules and physical observations of the natural are carried forward in the development of a topological language, through digital investigations, which define relationships between variations in spatial configurations and structural members. What we hope to achieve here is that by studying natural systems already realized in the natural world a more adaptive system of design between form, structure and space is immediately established; resulting in the discovery of emergent spaces which intrinsically conveys an emergent structural system and vise versa. The outcome is the creation of an adaptive networked process in the design formulation in Architecture.

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This thesis presents the development and validation of a novel interface modelling methodology integrated with a system architectural analysis framework that emphasises the need to manage the integrity of deriving and allocating requirements across multiple levels of abstraction in a structured manner. The state of the art review in this research shows that there is no shared or complete interface definition model that could integrate diverse interaction viewpoints for defining system requirements with complete information. Furthermore, while existing system modelling approaches define system architecture with functions and their allocation to subsystems to meet system requirements, they do not robustly address the importance of considering well-defined interfaces in an integrated manner at each level of systems hierarchy. This results in decomposition and integration issues across the multiple levels of systems hierarchy. Therefore, this thesis develops and validates following: -Interface Analysis Template as a systematic tool that integrates diverse interaction viewpoints for modelling system interfaces with intensive information for deriving requirements. -Coupling Matrix as an architecture analysis framework that not only allocates functions to subsystems to meet requirements but also promotes consistent consideration of well-defined interfaces at each level of design hierarchy. Insights from the validation of developed approach with engineering case studies within an automotive OEM are discussed, reflecting on the effectiveness, efficiency and usability of the methods.

Diferente do projeto de sistemas digitais, no qual as técnicas de projeto e ferramentas CAD vêm apresentando uma crescente evolução acompanhada da redução de seus preços, o projeto de sistemas analógicos CMOS ainda apresenta uma forte correlação com a experiência do projetista. Dentro deste contexto, importantes fatores como caracterização de tecnologia, modelamento de dispositivos e metodologia de projeto devem ser considerados. Este trabalho apresenta um estudo destes importantes fatores necessários para se realizar o projeto de um sistema analógico com menor custo, bom desempenho e reduzido tempo de projeto. Primeiramente, é necessária uma extensa caracterização da tecnologia CMOS a ser usada, onde os parâmetros que descrevem as caracteristicas elétricas dos dispositivos são obtidos. A partir desta caracterização e das especificações requeridas para o circuito, é feita uma modelagem e sintese a fim de se obter as dimensões dos transistores. Ferramentas para a análise do desempenho elétrico são utilizadas a seguir, antes de se realizar a descrição geométrica (layout) do circuito. Com o layout pronto, uma nova simulação elétrica é feita incluindo os efeitos geométricos, incluindo-se os parasitas R, C e L extraídos do layout. Se os resultados forem satisfatórios, o circuito está pronto para fabricação; havendo degradação do desempenho esperado, uma nova iteração de projeto é realizada. Mais especificamente, este trabalho ilustra o processo de análise de vários circuitos analógicos, assim como as caracteristicas de cada circuito em questão, empregando diferentes metodologias de projeto. Uma metodologia de projeto convencional, baseada em modelos onde se obtém uma equação explícita para a corrente válida na região de operação de saturação do transistor, e uma metodologia de projeto baseada na caracteristica g,/ID do transistor, que apresenta uma sintese unificada, considerando todas as regiões de operação do transistor MOS. Os circuitos a serem analisados e projetados neste trabalho são blocos considerados básicos para construção da maioria dos sistemas analógicos usados atualmente, como, por exemplo, Moduladores Sigma-Delta. Tais blocos são amplificadores, comparadores e filtros analógicos. A metodologia de projeto, baseada em parâmetros do modelo elétrico, é apresentada, enfatizando a caracteristica ~,/ID do transistor. Simulações elétricas serão realizadas (esquemático e layout extraído) para cada bloco, validando-se o projeto para as especificações requeridas. / Design techniques and CAD tools for digital systems are advancing rapidly at decreasing cost, while CMOS analog circuit design is related mostly with the individual experience and background of the designer. Therefore, the design of an analog circuit depends on several factors such as a reliable design methodology, good modeling and circuit fabrication technology characterization. This work presents a study of these factors that allow an analog system to be designed with high quality and performance at low cost, in a reasonable design time. First, an extensive characterization of the technology must be developed, where a11 the parameters that describe the electrical properties of the device are obtained. When this task is complete, an extensive analysis and modeling is made, transforming specifications into circuits with the transistor dimensions calculated. This leads to another important task - using electrical simulation to predict the performance of the circuit. Once the performance goals are satisfied, the designer is faced with the task of geometrical description (layout) of the circuit. Once the layout is finished, it is necessary to include the geometrical effects in a post-extraction simulation. If the results are satisfactory, the circuit is ready for fabrication. In case the specifications are not met, new design iteration must be undertaken. Most of this work focuses on the analysis of several analog circuits, including their functionality, using different design methodologies. A "conventional" design methodology, based on the modeling where a current equation is obtained considering that the transistor is in the saturation region, and a design methodology based on the gm/ID characteristic, that allows a unified synthesis methodology in a11 regions of operation of the transistor. The analog circuits to be analyzed and designed in this work are basic building blocks (amplifiers, comparators and analog filters) that find vast applications today, including an application of interest - Sigma-Delta Modulators. The design methodology based on the g,,lI~ characteristic, and the electrical device parameters related to them, are exercised in this work. In order to demonstrate this analysis, electrical simulations (schematic and extracted layout) of performance will be obtained for each block.

Em um mundo marcado pela globalização, mercados comuns, grandes grupos corporativos, produção em massa e uma oferta quase ilimitada de produtos industriais, a individualização é um requisito que ganha cada vez mais importância entre os consumidores. O mercado para produtos que expressem sua personalidade e seus gostos, que os identifiquem e os tornem únicos por meio da customização, está em franca expansão. Isto abre uma possibilidade para o design comprometido em desenvolver produtos que atendam essas necessidades individuais, mesmo em produtos produzidos em massa. No entanto, os métodos projetuais usualmente empregados por profissionais do design não contemplam esse novo cenário, gerando uma lacuna a ser estudada. Este trabalho tem como objetivo, identificar etapas e características dos processos metodológicos que incorporam a customização pós-produção. Este trabalho faz uso da investigação exploratória, bibliográfica e qualitativa por meio da aplicação de questionários e entrevistas. A aplicação das entrevistas ocorreu com um grupo de profissionais atuantes nas diferentes áreas do design de produto. A síntese das entrevistas, aliada a uma análise comparativa dos dados convergentes e divergentes, somaram para identificação das principais etapas no desenvolvimento de produtos que levam em conta a customização do usuário pós-produção. Os resultados finais dão conta da importância do pensamento voltado para a customização em diversas etapas do processo de projeto em design. / In a world marked by globalization, common markets, large corporations, mass production and an almost unlimited supply of industrial products, individualization is a requirement that is increasingly gaining importance among consumers. The market for products that express your personality and tastes, identifying them and make them unique by customizing is booming. This opens a possibility to design committed to developing products that meet these individual needs, even in mass produced products. However, projective methods usually employed by design professionals do not consider this new scenario, creating a gap to be studied. This study aims to identify steps and characteristics of methodological processes that incorporate the customization postproduction. This work makes use of exploratory research, and qualitative literature through questionnaires and interviews. The application of the interviews took place with a group of professionals working in different areas of product design. A summary of the interviews, together with a comparative analysis of convergent and divergent data, amounted to identify key steps in developing products that take into account user customization postproduction. Final results realize the importance of thought toward customization in various stages of project design.

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.

The internal combustion engine contributed in replacing animal effort and streamlining production processes. It has been enhanced by the man since its beginnings. Given the wide application of the internal combustion engine and the unavailability of a specific methodology for its development in the modern literature, it becomes clear the importance of knowledge systematization to this product s design. This dissertation presents a methodology to assist in decision making during the process of the internal combustion engine project. The methodology was developed to assist engineering students to develop internal combustion engines to apply mainly didactically, those being led and guided by a set of phases and tasks to reach the ultimate goal. It is also important to highlight the importance of the process of organizing knowledge, as an exemplification and aid tool for product design and design methodology courses. The methodology is structured in six phases: planning and information on the engine design, generation and selection of engine conception, engine concept detailing, engine manufacturing, assembly and engine testing, and finally the engine design closing phase. All phases are composed of a description of the stage, task/sub-task identifier, task/sub-task explanation, person responsible for carrying out the task and the output of the current phase. In addition to the methodology it was developed a spreadsheet with all the information on the phases and it was also provided management and project control tools such as a schedule and two project control charts. After its development, the methodology was assessed by professionals and 68% of the respondents claimed that this method is fully compliant as a helper in an internal combustion engine development process. Therefore, the design methodology expressed in the PMCI reached its initial goal. / Desde seus primórdios, o homem tentou substituir o esforço animal por máquinas. Tanto para minimizar os esforços, agilizar os processos, como também para a satisfação pessoal com a capacidade de romper as barreiras do conhecimento. O motor de combustão interna pode representar essa satisfação e desde os seus momentos iniciais vem recebendo inovações e aperfeiçoamentos feitos pelo homem. Destacando a importância do motor de combustão interna e por não haver disponível na literatura atual uma metodologia específica em planilha interativa para o desenvolvimento destes, entende-se a importância da organização do conhecimento para o projeto de motores de combustão interna. Com isso, esta dissertação apresenta uma metodologia para auxiliar nas tomadas de decisões para o projeto de motor de combustão interna. A metodologia para projeto de motor de combustão interna PMCI - foi desenvolvida com o intuito de auxiliar os acadêmicos dos cursos de engenharia a desenvolver motores de combustão interna para aplicações, principalmente didáticas, sendo estes guiados e orientados por um conjunto de fases e tarefas para se chegar ao objetivo final. Também para ressaltar a importância do processo de sistematização e organização de conhecimento, sendo uma ferramenta de exemplificação e auxílio em disciplinas de projeto de produto e metodologia de projeto. Estruturada por seis fases: planejamento e informações sobre o projeto do motor, geração e seleção da concepção do motor, detalhamento da concepção do motor, manufatura do motor, montagem e teste do motor, e por fim a fase de encerramento do projeto do motor. Todas as fases estão compostas por uma descrição da entrada da fase, identificador da tarefa/subtarefa, explicação da tarefa/subtarefa, o responsável pela realização da tarefa e a saída da corrente fase. Além da metodologia foi elaborado uma planilha eletrônica com todas as informações das fases e também disponibilizado ferramentas de gerenciamento e controle do projeto como um cronograma e dois gráficos de controle do projeto. Após o desenvolvimento, a metodologia foi posta à avaliação por profissionais relacionados com o tema e obteve-se resultado satisfatório. 68% dos respondentes afirmaram que esta metodologia atende totalmente como auxiliadora no processo de desenvolvimento de um motor de combustão interna. Desta forma, a metodologia de projeto expressa no PMCI alcançou o seu objetivo inicial.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This thesis presents a new optimization design methodology for power electronics converters with volume, cost and efficiency objectives. The optimization methodology, achieved by mathematical interactions, is based on the concept of the converter integrated design. In other words, the main physical converter components are designed simultaneously in the function of a common variable. The integrated design provides for the reduction of cost and time of the system design and also gives complete and matched solutions with the objective of the proposed optimization. The proposed methodology is illustrated with the help of a case study of a Boost Power Factor Correction converter (PFC) including an input EMI filter. In this case study, three different magnetic materials are used in both inductors designs (Boost and EMI filter), different semiconductors technologies and heat sink profile are also analyzed, aiming to demonstrate how technology affects the volume, cost and efficiency of the converter. Furthermore, switching auxiliary circuits (snubber and ZVT) are designed and its volume, cost and efficiency results are compared to the converter with hard switching. To confirm the models and theoretical analysis that was carried out, the experimental mechanical, electrical and thermal measurements are presented. / Esta tese apresenta uma nova metodologia de projetos para conversores eletrônicos de potência, com otimização de volume, custo e rendimento. A metodologia de otimização, desenvolvida através de interações matemáticas, é baseada no conceito de projeto integrado do conversor, em outras palavras, os principais componentes do sistema são projetados simultaneamente em função de uma variável comum. O projeto integrado disponibiliza redução de tempo e custo do projeto fornecendo uma solução completa de acordo com o objetivo de otimização. A metodologia proposta é ilustrada com a ajuda do estudo de caso do conversor Boost com correção do fator de potência (do inglês power factor corrector - PFC), com a inclusão de um filtro de EMI. Para este estudo de caso, três diferentes tecnologias de materiais magnéticos são utilizadas nos projetos do indutor Boost e dos indutores de filtro, diferentes tecnologias de semicondutores e perfis de dissipadores também são analisadas, objetivando avaliar o impacto de cada diferente tecnologia no volume, custo e rendimento do conversor. Além disso, circuitos de auxílio à comutação (snubber e ZVT) são projetados e os resultados de seu volume, custo e rendimento comparados aos do conversor com comutação forçada. Para validar os modelos adotados e as analises teóricas, medidas elétricas, térmicas e mecânicas são obtidas experimentalmente.

Em um mundo marcado pela globalização, mercados comuns, grandes grupos corporativos, produção em massa e uma oferta quase ilimitada de produtos industriais, a individualização é um requisito que ganha cada vez mais importância entre os consumidores. O mercado para produtos que expressem sua personalidade e seus gostos, que os identifiquem e os tornem únicos por meio da customização, está em franca expansão. Isto abre uma possibilidade para o design comprometido em desenvolver produtos que atendam essas necessidades individuais, mesmo em produtos produzidos em massa. No entanto, os métodos projetuais usualmente empregados por profissionais do design não contemplam esse novo cenário, gerando uma lacuna a ser estudada. Este trabalho tem como objetivo, identificar etapas e características dos processos metodológicos que incorporam a customização pós-produção. Este trabalho faz uso da investigação exploratória, bibliográfica e qualitativa por meio da aplicação de questionários e entrevistas. A aplicação das entrevistas ocorreu com um grupo de profissionais atuantes nas diferentes áreas do design de produto. A síntese das entrevistas, aliada a uma análise comparativa dos dados convergentes e divergentes, somaram para identificação das principais etapas no desenvolvimento de produtos que levam em conta a customização do usuário pós-produção. Os resultados finais dão conta da importância do pensamento voltado para a customização em diversas etapas do processo de projeto em design. / In a world marked by globalization, common markets, large corporations, mass production and an almost unlimited supply of industrial products, individualization is a requirement that is increasingly gaining importance among consumers. The market for products that express your personality and tastes, identifying them and make them unique by customizing is booming. This opens a possibility to design committed to developing products that meet these individual needs, even in mass produced products. However, projective methods usually employed by design professionals do not consider this new scenario, creating a gap to be studied. This study aims to identify steps and characteristics of methodological processes that incorporate the customization postproduction. This work makes use of exploratory research, and qualitative literature through questionnaires and interviews. The application of the interviews took place with a group of professionals working in different areas of product design. A summary of the interviews, together with a comparative analysis of convergent and divergent data, amounted to identify key steps in developing products that take into account user customization postproduction. Final results realize the importance of thought toward customization in various stages of project design.