Nos últimos cinco anos, a produtividade da Unidade de Rolhas Naturais tem-se mantido praticamente constante. Assim sendo, é necessário fazer uma análise a todas as etapas para identificar e eliminar possíveis fontes de desperdício. Verificou-se uma oportunidade de melhoria no tipo de embalagem usado em todo o processo produtivo, atualmente sacos de ráfia. Esta alteração visa a diminuição de desperdícios associados a atividades sem valor acrescentado para o produto final. Atualmente, após o fabrico da rolha, todo o seu percurso na unidade é efetuado com uso de sacos de ráfia. A estas atividades, estão associados custos da abertura e fecho dos sacos e movimentação dos operários. Ao serem aplicadas metodologias de melhoria contínua para a solução destes processos logísticos, visa-se a implementação de um projeto piloto que valide o estudo efetuado. É objetivo da empresa, aplicar este tipo de ferramentas a várias secções que se verifiquem benéficas a fim de aumentar indicadores de segurança e qualidade. É por isso importante obter uma validação de todo o estudo efetuado.

Num contexto de grande desenvolvimento económico mundial e aumento exponencial de consumo de energia e recursos, torna-se premente desenvolver um trabalho consistente na área de gestão eficiente dos recursos energéticos. A utilização massiva dos recursos de origem fóssil, não renováveis, coloca uma pressão insuportável ao meio ambiente. Os centros urbanos, mais concretamente, os edifícios, são locais de elevado potencial de redução de consumos e custos, uma vez que muitos deles possuem elevadas exigências energéticas. Assim, a aplicação de medidas de eficiência energética, incluindo a exploração de tecnologias de produção de energia através de recursos naturais renováveis, revela-se muito vantajosa. A generalização destas medidas é fundamental para um desenvolvimento sustentável. O presente trabalho incidirá sobre uma categoria especifica de edifícios, as escolas, tendo como um caso de estudo prático de aplicação a Escola Secundária Artística de Soares dos Reis (EASR). Caracteristicamente, as escolas possuem grandes necessidades energéticas para o seu funcionamento. A EASR não é exceção, e por ser uma escola artística (contem oficinas com maquinas e equipamentos diversos), apresenta certamente maiores consumos energéticos relativamente às restantes escolas. Foram avaliadas as condições atuais da escola em diversas áreas fundamentais para a eficiência energética. Assim, analisou-se o tarifário e a qualidade de fornecimento de energia à escola, e os sistemas de: iluminação, AVAC e de produção fotovoltaica. Após o levantamento de todas as informações necessárias e devida caracterização, estudou-se a possibilidade de otimizar e reduzir custos de cada um dos aspetos referidos anteriormente. Para cada analise são feitos os estudos de implementação e estudos económicos, sendo posteriormente propostas as alterações resultantes. / In a context of great global economic development and exponential increase in resources and energy consumption, it is imperative to develop consistent work in matter of efficient management of energy resources. The massive use of fossil, non-renewable resources puts unbearable pressure on the environment. The urban centers, more precisely buildings, are places of great potential of consumption and cost reduction, since many of them have high energetic requirements. Thus, the application of energy efficiency measures, including the exploitation of energy production technologies through renewable natural resources, is highly advantageous. The generalization of these measures is fundamental for sustainable development. The present work will focus on a specific category of buildings, which are the schools, having as a practical case study the Secondary Artistic School of Soares dos Reis (EASR). Characteristically, schools have large energy needs for their operation. The EASR is no exception, and due to fact that is an art's school (it contains factories with different machines and equipment), it certainly has higher energy consumption compared to other schools. The school's current conditions were evaluated in several key areas for energy efficiency. Thus, the tariffs and the quality of energy supply to the school were analysed, as well as the systems of: lighting, HVAC and photovoltaic production. After all necessary information collected and proper characterization, the possibility of optimizing and cost reducing of each of the previously mentioned aspects was studied. For each analysis, the economic and implementation studies were made, then the resulting changes are proposed.

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Os sistemas de Internet of Things (IoT) estão a experienciar um rápido crescimento devido à sua aplicabilidade em vários domínios, desde cidades inteligentes até aos cuidados de saúde. Nestes sistemas, os dispositivos comunicam entre si, ou com a infraestrutura, recorrendo a comunicações machine-to-machine (M2M). Uma vez que muitos destes dispositivos são simples, com escassa capacidade de processamento, foram desenvolvidos protocolos M2M como o Constrained Application Protocol (CoAP) e o Messaging Queue Telemetry Transport (MQTT), bem como frameworks de suporte de comunicações M2M. Apesar dos desenvolvimentos nesta tecnologia, ainda são encontrados desafios no desenvolvimento de aplicações M2M e IoT a nível da interoperabilidade, escalabilidade e padronização, por exemplo. Consequentemente, vários standards M2M foram desenvolvidos para superar estes desafios, sendo o oneM2M um deles. Atualmente, existem vários dispositivos disponíveis com uma interface WiFi embebida, o que significa que quando inseridos num sistema IoT, não necessitam de uma gateway (GW) para o acesso à Internet, uma vez que o WiFi é uma tecnologia omnipresente na sociedade atual. Esta é uma característica fundamental visto que diminui o custo global do sistema. Além disso, estes dipositivos, como o módulo ESP32, oferecem modos de poupança de energia que permitem explorar recursos de gestão de energia definidos pelo standard IEEE 802.11. As instituições de cuidados de saúde procuram oferecer os melhores serviços em termos de confiabilidade, segurança e conforto aos seus pacientes. Recentemente, tecnologias IoT foram abordadas, desenvolvidas e utilizadas para melhorar o serviço aos pacientes. O trabalho proposto nesta dissertação é um sistema de monitorização contínua via IoT capaz de monitorizar os sinais vitais de um paciente e apresentá-los aos profissionais de saúde. Para além disso, o sistema pode ser utilizado em diversos cenários desde salas de emergência, uso doméstico até à competição desportiva. O sistema possui dois componentes principais: um dispositivo wearable com uma antena WiFi e um sistema de monitorização orientado ao profissional de saúde. O wearable é composto por um sensor fotopletismográfico (PPG) MAX30100/MAX30102 para medir o ritmo cardíaco e os níveis de saturação de oxigénio no sangue, um ESP32 com uma antena WiFi incorporada para processar e enviar os dados do sensor para o sistema de monitorização e, finalmente, uma bateria de Lítio Polímero (LiPo) para fornecer energia aos dois componentes mencionados. No que refere ao sistema de monitorização, este é composto por uma base de dados orientada a eventos temporais para armazenar todos os dados necessários, um software de visualização gráfica para a visualização dos sinais vitais do paciente e, por fim, uma Interface Gráfica com o objetivo de ser um painel de controlo para todo o sistema. Para além disso, o sistema segue a norma oneM2M devido a questões de interoperabilidade relativas à arquitetura, e implementa o modelo de comunicação publisher-subscriber pois este é eficiente em termos de sensorização e monitorização remota. Por último, o objetivo desta dissertação é desenvolver um sistema de monitorização de baixo custo focado na gestão energética e que ao mesmo tempo não comprometa a sua confiabilidade e robustez. / Internet of Things (IoT) systems are experiencing rapid growth due to their applicability in several domains, from smart cities to healthcare among many. In these systems, devices communicate with each other, or with infrastructure, resorting to machine-to-machine (M2M) communications. Since many of these devices are simple systems, with weak processing capacity, lightweight M2M protocols were developed such as Constrained Application Protocol (CoAP) and Messaging Queue Telemetry Transport (MQTT) as well as frameworks to support M2M communications. As expected, there are challenges when developing M2M and IoT applications: interoperability, scalability, standardisation, among others. Therefore, several M2M standards were created to overcome these issues, with oneM2M being one of them. Nowadays, there are multiple devices available that have an embedded WiFi interface, thus, when inserted in an IoT system, these devices do not need a gateway (GW) to access the Internet since WiFi is one of the most common technologies at Internet boundary. This is a key feature because it increases the system's pervasiveness as well as the overall cost of the system. Additionally, these devices, such as the ESP32 module, offer sleep modes that allow exploiting the power management features by the IEEE 802.11 standard. Healthcare institutions always strive to provide the best services concerning the reliability, safety and comfort of the patients. To do so, IoT technologies have been embraced and developed in recent years to improve these services. The work proposed in this dissertation is an end-to-end continuous monitoring system via IoT capable of monitoring a patient's vital signs and displaying them to the medical personnel. Moreover, the system can be applied to a wide range of application scenarios from emergency wards and home environment to sports training and competition. The system has two major components, a low-cost and low-power WiFi-enabled wearable device for the user and, at the upper end, a monitoring interface for the medical personnel. The wearable is composed by a MAX30100/MAX30102 PhotoPletysmoGraphy (PPG) sensor to measure the heart rate and oxygen saturation levels, an ESP32 with a built-in WiFi antenna to process and send the sensor data to the monitoring system and, finally, a Lithium Polymer (LiPo) battery to power-up the previous two components. At the upper end, the monitoring interface is composed of a time-series database to store all the data, a graphics visualisation software of patient's vital signs and a Graphic User Interface (GUI) serving as a control panel. Additionally, the system relies on the oneM2M standard for the interoperability concerning the architecture and follows a publish-subscribe communication model due to its efficiency in sensing and remote monitoring. Furthermore, the goal of this dissertation is to develop a low-cost and energy-efficient monitoring system while not compromising the reliability and robustness of traditional machines and systems.

The ability of an AUV to locate itself in an environment as well as to detect relevant environmental features is of key importance for navigation success. Sonars are one the most common sensing devices for underwater localization and mapping, being used to detect and identify underwater structural features. This study explores the processing and analysis of acoustic images, through the data acquired by a mechanical scanning imaging sonar, in order to extract relevant environmental features that enable location estimation. For this purpose, the performances of different state-of-the art feature extraction algorithms were evaluated. Furthermore, an improvement to the feature matching step is proposed, in order to adapt this procedure to the characteristics of acoustic images. The extracted features are then used to feed a location estimator composed of a Simultaneous Localization and Mapping algorithm implementing an Extended Kalman Filter. Several tests were performed in a structured environment and the results of the feature extraction process and localization are presented.

O mercado atual é dinâmico criando a necessidade de resposta a mudanças imprevisíveis de mercado por parte das empresas de forma a permanecerem competitivas. Para lidar com a mudança de paradigma, de produção em massa para customização em massa, a flexibilidade de manufatura é crucial. A atual digitalização da indústria proporciona novas oportunidades em relação a sistemas de apoio à decisão em tempo real permitindo que as empresas tomem decisões estratégicas e obtenham vantagem competitiva e valor comercial acrescido. Nesta dissertação pretende-se implementar um Sistema Prescritivo que sugere sequências de throughputs tendo em consideração objetivos de produção semanais e falhas em equipamentos num contexto de Manufatura Reconfigurável. O Sistema Prescritivo proposto é constituído por dois módulos: Simulação do ambiente de manufatura e o optimizador. O módulo de simulação é modelado com base em teoria de grafos e o optimizador com base em Algoritmos Genéticos. O seu output é uma sequência de throughputs que equilibram da melhor forma as ações de manutenção e produtividade. De forma a avaliar os indivíduos gerados pelo algoritmo genético, estes são aplicados ao primeiro módulo e o seu impacto no sistema de produção analisado. O sistema apresentado mostra notáveis melhorias na mitigação dos efeitos de downtime das máquinas durante a produção. As métricas utilizadas na medição do desempenho do sistema são a variação na produção de peças em relação ao target, descrito nesta dissertação como diferencial, e disponibilidade de produção do sistema. Todos os testes realizados apresentam um diferencial consideravelmente melhor e em certas instâncias, a disponibilidade aumenta ligeiramente. Não obstante, ainda que os resultados obtidos nas configurações testadas sejam robustos, necessita de mais estudos de modo a que seja possível a generalização dos resultados obtidos ao longo desta dissertação. / The current market is dynamic and, consequently, industries need to be able to meet unpredictable market changes in order to remain competitive. To address the change in paradigm, from mass production to mass customization, manufacturing flexibility is key. Moreover, the current digitalization opens opportunities regarding real-time decision support systems allowing the companies to make strategic decisions and gain competitive advantage and business value. The aim of this dissertation is to implement a Prescriptive System that suggests sequences of throughputs that take into consideration weekly production targets and machine failures applied to Reconfigurable Manufacturing Systems. The Prescriptive System is mainly composed of two modules: manufacturing environment simulation and optimizer. The simulation module is modeled based on graph theory and the second one on Genetic Algorithms. Its output is a sequence of throughputs that best balances maintenance actions and productivity. In order to evaluate the individuals generated by the algorithm, candidate solutions are fed to the first module and their impact on the production system assessed. The proposed Prescriptive System shows large improvements in the mitigation of machines downtime effects in productivity when compared without any optimization approach. The metrics used to measure the performance of the system are the variation of pieces produced in relation to target, named in the current dissertation as differential, and Availability of the production system. In all tests performed, the differential largely improved and, in some instances, the availability slightly increased. Despite the robust results obtained in the tested configurations, further research should be conducted in order to be able to generalize the obtained results in this dissertation to non-tested configurations.

Com o aumento progressivo da utilização de energias renováveis em quase todos os sistemas elétricos mundiais é também aumentada a dificuldade em manter as condições de estabilidade que eram conseguidas em sistemas com grande influência das máquinas síncronas. Este trabalho pretende avaliar estas condições de estabilidade num sistema elétrico onde a percentagem de potência injetada por parte de máquinas síncronas diminui à medida que a influência de máquinas renováveis aumenta através da substituição das máquinas síncronas por conversores. Inicialmente estes conversores apenas serão injetores de potência sem qualquer influência no controlo de frequência do sistema, sendo mais tarde acionada as três funções que lhes são atribuídas. Essas são o modo sensível à frequência, inércia simulada e sobrevivência a cavas de tensão. Depois da análise destas funções dos conversores é feita uma comparação com o caso onde as centrais térmicas seriam descomissionadas e passariam a assegurar uma função de compensador síncrono. Por fim seria utilizado um outro tipo de conversor, "grid forming", que possuí outras vantagens relativamente ao conversor usado anteriormente.

Over the last two decades, there have been tremendous advances in mobile technologies, which have increased the interest in studying and developing mobile augmented reality systems, especially in the field of Cultural Heritage. Nowadays, people rely even more on smartphones, for example, when visiting a new city to search for information about monuments and landmarks, and the visitor expects precise and tailored information to his needs. Therefore, researchers started to investigate innovative approaches for presenting and suggesting digital content related to cultural and historical places around the city, incorporating contextual information about the visitor and his needs. This document presents a novel mobile augmented reality application, NearHeritage, that was developed within the scope of the master's thesis on Electrical and Computers Engineering from the Faculty of Engineering of Porto University (FEUP), in collaboration with INESC TEC. The research carried out was focused on the importance of utilising modern technologies to assist the visitors in finding and exploring Cultural Heritage. In this way, it is provided not only the nearby points-of-interest of a city but also detailed information about each POI. The solution presented uses built-in sensors and hardware of Android devices and takes advantage of various APIs (Foursquare API, Google Maps API and IntelContextSensing) to retrieve information about the landmarks and the visitor context. Also, these are crucial hardware components for implementing the full potential of augmented reality tools to create innovative contents that increase the overall user experience. All the experiments were conducted in Porto, Portugal, and the final results showcase that the concept of a MAR application can improve the user experience in discovering and learning more about Cultural Heritage around the world, creating an interactive, enjoyable and unforgettable adventure.