Instituições de Educação Profissional têm como meta preparar trabalhadores primando pela qualidade e inovação. Instituições de Educação Profissional de grande abrangência devem sempre avaliar a implantação de seus cursos. Entretanto, ocorrem diversas dificuldades neste processo como, por exemplo, a padronização de cursos. Essa padronização pode ser realizada por meio de Itinerários Formativos Nacionais de Educação Profissional. Itinerários Formativos são caminhos, percursos, por onde uma pessoa pode trilhar durante sua trajetória profissional. A padronização facilita a oferta de cursos para atender à demanda e permitir ao aluno a flexibilização de entrada e saída de cursos. O objetivo principal deste projeto é avaliar o processo de implantação de cursos em uma instituição nacional de educação profissional. Foram verificados os êxitos e dificuldades desse processo. A instituição escolhida neste estudo é o SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Para padronizar seus cursos, o SENAI utiliza Desenhos Curriculares Nacionais validados por especialistas técnicos e pedagógicos de todo país, livros didáticos baseados nos desenhos curriculares nacionais e, ainda, descrição dos ambientes pedagógicos e capacitação técnica e pedagógica de docentes em âmbito nacional. Para alcançar o objetivo, será mapeado o processo de implantação dos Itinerários Formativos Nacionais, que são compostos por vários cursos em cada uma das 28 áreas de atuação da indústria. Esse processo é constituído por 4 partes: 1) Mapeamento dos processos de elaboração de cursos; 2) Mapeamento dos processos de atualização de cursos; 3) Mapeamento dos processos de implantação de cursos; e 4) Estabelecimento de critérios para decisões operacionais tendo em vista a melhoria de cursos. Este trabalho contribui para a solução de problemas comuns e pontuais na implantação dos cursos dos Itinerários Formativos Nacionais de Educação Profissional. Como forma de avaliação do trabalho, foi realizada a aplicação do processo no curso técnico de Eletrotécnica. Esse trabalho demonstra que a modelagem de processos é um instrumento fundamental para visualizar todas as ações envolvidas na elaboração de cursos e o estabelecimento de critérios menos subjetivos para sua melhoria.

Este trabalho objetiva a modelagem tipo concentrada para uma estrutura com um elo flexível, bem como o controle desta estrutura. Esta modelagem exibe um significado físico mais claro e é relevante por dois motivos principais: simplicidade e eficiência. Uma estratégia de controle tipo LQG é implementada, sendo apresentados resultados de simulação e experimentais, empregando o robô flexível ITA-IEMP do Departamento de Engenharia Mecânica-Aeronáutica, havendo boa concordância entre eles. Posteriormente é estudado o rastreamento de trajetórias e identificação adaptativa das não-linearidades de robôs com um elo flexível. O desenvolvimento de leis de controle ativas para robôs flexíveis constitui um problema em aberto: a principal dificuldade reside nas severas não-linearidades presentes nos atuadores robóticos e nas próprias estruturas flexíveis. é proposto neste trabalho um controlador neural para o rastreamento de sinal de um robô com um elo flexível. Por meio de uma análise do tipo Lyapunov-Like, as condições suficientes para a estabilidade do sistema de controle são determinadas. Adicionalmente, são estabelecidos limitantes para os erros de rastreamento e de identificação. O desempenho da estratégia de controle é avaliado e comparado com uma estratégia LQG via simulações, as quais foram efetuadas com o modelo não-linear obtido utilizando-se a abordagem de modelagem tipo discreta. Termos adicionais de atritos não-lineares foram incluídos na dinâmica de simulação para ilustrar a habilidade do controlador neural em compensar dinâmicas não-lineares não modeladas. Conclui-se que o desempenho da estratégia proposta é bem superior ao exibido pelo controlador LQG.

Uma tendência no processo de aprendizagem em geral é o professor cada vez mais exigir do aluno a capacidade de exploração e criação de novos conhecimentos e não, simplesmente, memorização do conteúdo de uma disciplina. Entretanto, essa nova abordagem requer novos instrumentos para acompanhamento e avaliação do processo de aprendizagem. Na abordagem tradicional de ensino de linguagem de programação, a avaliação se concentra no resultado, ou seja, provas e códigos prontos referentes a atividades propostas. Esta dissertação estende-se esta avaliação a todo o processo de aprendizagem, e para suportar isto, utiliza-se um modelo de acompanhamento e análise do processo de aprendizagem de linguagens de programação. Um estudo de caso foi elaborado e quatro cursos de introdução à linguagem de programação foram ministrados a fim de se obter dados que pudessem dizer que o uso do modelo de acompanhamento e análise do processo de aprendizagem é uma boa alternativa tanto para o ensino como para a avaliação da aprendizagem de linguagens de programação.

Nas últimas duas décadas, muitos sistemas embarcados de tempo real vêm se utilizando de arquiteturas, modelos e técnicas como a análise estruturada. As ferramentas de ambientes integrados de engenharia de software ajudada por computador (I-CASE-E) não vêm sendo utilizadas de maneira apropriada, a modelagem dos sistemas ainda é vista como um projeto separado e os testes vêm sendo executados somente em fases posteriores do ciclo de desenvolvimento. Este trabalho de pesquisa propõe uma Arquitetura de Software para Sistemas Embarcados de Tempo Real, denominada ASSETRE, bem como um método para a aplicação da arquitetura denominado MAASSETRE. Neste contexto, concebeu-se a ASSETRE, como uma possível solução para as principais dificuldades existentes e inerentes às abordagens tradicionais de desenvolvimento de sistemas de software embarcado de tempo real. A arquitetura proposta baseia-se nas Modelagens UML, SysML, MDD/MDA, nos Processos como RUP e ROPES, e nas ferramentas de I-CASE-E de desenvolvimento e testes até o nível de sistema operacional. Durante a pesquisa, a partir do momento em que ficou claro que a aplicação da ASSETRE não se tratava somente de um conjunto de boas práticas, mas sim de um método definido e caracterizado por um conjunto de aplicações de conceitos técnicos e/ou científicos, identificou-se nove passos que compõem o MAASSETRE. A verificação da aplicação da arquitetura e do método propostos foi realizada por meio de um Estudo de Caso. Ele envolveu o desenvolvimento de um protótipo de sistema de software embarcado de tempo real, denominado Item de Configuração de Software de Computador - ICSC de Determinação e Controle de Atitude (IDECA), para um satélite, e cinco experimentos. Neles, aplicou-se a arquitetura (ASSETRE), o método (MAASSETRE), as métricas de Halstead, de Linhas de Código e Comentário, Complexidade Ciclomática, e algumas Análises em Tempo de Execução, como Utilização de Memória, Perfil de Desempenho e Cobertura de Código.

Este trabalho apresenta a modelagem geométrica do cockpit de uma aeronave de treinamento avançado a jato, incluindo o modelo ergonométrico do piloto, para análise dos efeitos na segurança e operação devido à variação do posicionamento do olho do piloto em relação às posições especificadas de projeto para o cockpit. A motivação do trabalho tem sua origem na atenção dada a este problema em estudo realizado no caça F-16 no Centro de Ensaios em Vôo da Força Aérea Americana (AFFTC - Edwards, California). Segue-se à modelagem, a análise de situações de operação de ataque, aproximação para o pouso e de segurança do piloto. Os resultados obtidos do trabalho são recomendações a serem incluídas nos programas de treinamento de pilotos, bem como parâmetros para o projeto de cockpits.

A aplicação de estratégias de controle preditivo vem sendo cada vez mais difundida em variados setores, principalmente devido à capacidade de tratar restrições físicas e operacionais de processos. Para casos em que existam descasamentos entre o modelo nominal de projeto e a planta real, causados, por exemplo, por falhas, pode ocorrer uma degradação do desempenho da malha de controle e em alguns casos a solução do problema de otimização pode se tornar não factível. Nesse trabalho, propõe-se uma abordagem de controle preditivo baseada em múltiplos modelos com a capacidade de tolerar falhas que modifiquem abruptamente a dinâmica do processo. Assim, em tempo real realiza-se um diagnóstico das falhas consideradas no projeto e comuta-se para o modelo de predição pré-definido mais adequado. Para avaliar a eficácia do método proposto, apresenta-se um estudo de caso, utilizando a planta didática 3 DOF Hover fabricada pela Quanser Consulting. Analisa-se a ocorrência de uma falha abrupta que introduza um atraso de transporte na comunicação dos sinais de controle. Os resultados obtidos demonstram que a abordagem com múltiplos modelos tem características promissoras para o caso em que é possível determinar com critério os modelos das dinâmicas resultantes e realizar um diagnóstico preciso das falhas.

Como um aprimoramento ao processo de AIV (Montagem, Integração e Verificação, do inglês, Assembly, Integration and Verification), fundamental e tendencioso a erros, este trabalho apresenta novos método e linguagem de modelagem. Esta linguagem foi criada sobre uma ontologia construída especificamente para essa finalidade e é particularmente aplicável ao caso dos veículos de sondagem espacial. Após a introdução dos problemas intrínsecos de aplicações espaciais, fundamentações teóricas sobre AIV e técnicas de modelagem são apresentadas e examinadas. Então, uma ontologia é construída, seguindo uma abordagem sistemática, e sua evolução para uma linguagem de notação visual é proposta, assim como um método de modelagem. Os resultados dessa proposta são então apresentados. Por fim, o trabalho monta um estudo de caso como exemplo, utilizando o método e a notação propostos na modelagem do processo de AIV de um veículo de sondagem espacial real. Explicações iniciais são dadas na introdução de termos de diferentes áreas.

A Modelagem por Fusão e Deposição (FDM - Fused Deposition Modeling) é uma técnica de manufatura aditiva que consiste na fabricação de componentes a partir de um modelo CAD 3D, pela adição de material, camada por camada. A possibilidade de fabricação de formas complexas sem a necessidade de ferramental expandiu as oportunidades de emprego deste processo em diversas áreas, como aeroespacial, médica, automobilística e bens de consumo. Entretanto, muitas das possíveis aplicações precisam ser analisadas, definindo-se os limites mecânicos dos materiais disponíveis em cada área de aplicação. Desta forma, este trabalho teve o objetivo de analisar a resistência mecânica de componentes com parâmetros de construção variados, fabricados pelo processo de Modelagem por Fusão e Deposição. Três fatores foram analisados, utilizando um planejamento fatorial 23: orientação de deposição, largura do filamento de preenchimento e espaçamento entre filamentos adjacentes. Estes corpos de prova foram submetidos a ensaios de tração. Os resultados foram analisados em termos do comportamento mecânico, por meio da tensão máxima suportada e do alongamento apresentado. Desta forma obteve-se uma série de regras para a otimização da resistência à tração e do alongamento. A escolha da orientação dos modelos para a construção deve ser feita de forma que a tração seja distribuída ao longo dos filamentos. Adicionalmente, deve-se optar por menores larguras de filamentos e distâncias reduzidas entre filamentos adjacentes.

Este trabalho de pesquisa descreve a concepção, implementação e aplicação prática de um Modelo de Estimativa de esforços para o desenvolvimento de software e de hardware de Sistemas Computadorizados denominado MESC. O modelo foi desenvolvido com o intuito de aumentar a qualidade dos processos de desenvolvimento dos sistemas computadorizados e reduzir o desperdício dos principais recursos envolvidos. O MESC compõe-se de um método e duas técnicas de estimativa de esforços para o desenvolvimento de software e de hardware. Um Método de Implementação de Estimativa de Sistema Computadorizado denominado MIESC foi elaborado baseado na junção da técnica de estimativa de software, proposta por Gustav Karner com uma nova técnica de estimativa de hardware, proposta pelo autor deste trabalho de pesquisa. A técnica de estimativa por pontos de caso de uso, proposta por Karner, utiliza-se do artefato de casos de uso como entrada. Para completar o processo de estimativa de esforços para sistemas computadorizados, por analogia com a técnica de estimativa de software, foi desenvolvida e proposta uma nova técnica de estimativa de hardware envolvendo regras de elicitação e classificação de requisitos de hardware e fatores elaborados a partir de seus requisitos não funcionais. Para propiciar a verificação e posterior validação do modelo (MESC) e do seu método (MIESC) foi desenvolvido um Protótipo de Estimativa de Sistema Computadorizado denominado PESC ao qual foi aplicado num estudo de caso composto por 3 (três) experimentos reais. O primeiro envolveu a estimativa de esforços para o desenvolvimento do sistema computadorizado de uma Estação de Monitoramento e Ensaios Preliminares - EMEP do Projeto FINEP 2285/04 (FNDCT/CT-AERO), do Veículo Aéreo Não Tripulado - VANT, envolvendo o ITA, o CTA, o COMAER e o MD. O segundo experimento envolveu a estimativa de esforços para o desenvolvimento do sistema computadorizado da Plataforma de Coletas de Dados - PCD do Projeto FINEP 5206/06 (FNDCT/CT-HIDRO/CT-INFRA), da Agência Nacional de Águas - ANA do Ministério do Meio Ambiente - MMA. O terceiro e último experimento, encontra-se em fase de aplicação inicial da estimativa de esforços para o desenvolvimento do sistema computadorizado do Projeto FINEP 1622/08 (FNDCT/CT-HIDRO), envolve a complementação do segundo experimento e foi encomendado pela Agência Nacional de Águas - ANA para agregar valor, em termos de quantidade e qualidade de dados, ao Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hidrológicos - SNIRH do Ministério do Meio Ambiente - MMA. Com o auxílio desses experimentos foi possível experimentar na prática a solução proposta e desenvolvida, avaliando-a quanto a facilidade de uso e a efetividade dos resultados obtidos, a partir da aplicação prática do modelo (MESC) e do método (MIESC) propostos.

Este trabalho de pesquisa propõe um Método Dirigido por Modelos para a Documentação e Análise (MDM-DA) de requisitos de Sistemas Computadorizados - SC, visando melhorar a qualidade e a eficácia na documentação da execução de atividades da Engenharia de Requisitos, e manter rastreabilidade entre os elementos produzidos durante o ciclo de desenvolvimento destes sistemas. Além disso, um Modelo Conceitual para aplicação do MDM-DA foi projetado, considerando-se os conceitos teóricos de Engenharia de Sistemas e Engenharia de Requisitos. Concebeu-se o MDM-DA com um total de 12 passos estruturados, considerando-se: as características do Desenvolvimento Dirigido por Modelos (Model-Driven Development - MDD) para se representar os requisitos graficamente; a Linguagem de Modelagem de Sistemas (System Modeling Language - SysML) para modelagem, especificação e documentação de requisitos; e o Método de Análise Kano para priorização/negociação dos requisitos. Adicionalmente, para propiciar um conjunto de análises detalhadas de todo o processo de desenvolvimento, o MDM-DA propõe 5 (cinco) métricas e 6 tabelas de requisitos da SysML. Durante esta pesquisa, concebeu-se também um Protótipo da Extensão do profile da SysML, denominado PExSys, visando contemplar as novas construções visuais necessárias para operacionalização do MDM-DA. O método foi aplicado com sucesso em 3 (três) componentes de um projeto real, denominado Projeto FINEP 5206/06 - Projeto de Integração e Cooperação Amazônica para a Modernização do Monitoramento Hidrológico (ICA-MMH). Finalmente, dentre as principais vantagens que se percebe com a aplicação do MDM-DA, podem-se citar: uma otimização na documentação e na rastreabilidade entre os modelos produzidos; um aumento da eficácia na comunicação tanto entre os membros envolvidos na equipe de desenvolvimento quanto na comunicação desta equipe com os stakeholders do SC; e a realização de análises detalhadas de todo o processo de desenvolvimento.