A utilização de um modelo computacional para simular o consumo energético de edificações para diferentes fins tornou-se prática comum. Entretanto, para que suas finalidades sejam válidas para prédios em fase de operação é necessário que a simulação passe por uma fase denominada calibração, ou seja, ajuste de seus parâmetros de entrada para verificar que seu resultado esteja coerente com a realidade. Dado esta necessidade, este trabalho tem como objetivo a calibração da energia elétrica simulada por um modelo EnergyPlus do Hospital Universitário da Universidade de São Paulo (HU-USP). Na busca por este objetivo, faz-se a revisão do estado da arte sobre metodologias de calibração baseadas em evidência, ou seja, no qual os ajustes nos parâmetros de entradas baseiam-se em informações coletadas acerca do edifício real. Pela comparação destas metodologias, selecionou-se aquela proposta por Raftery, Keane e O donnell (2011) cuja aplicação mostrou-se mais generalizada para diferentes tipologias de edifícios. As medições disponíveis do HU-USP contra o qual as simulações foram confrontadas foram: consumo de prédio, consumo de uma das duas centrais de água gelada do prédio e medição de 16 equipamentos modulares do tipo split. Os indicadores estatísticos resultantes da comparação destas medições revelaram que, ao final do processo de calibração, apenas o consumo do prédio pôde ser considerado calibrado. A partir da simulação calibrada foram avaliadas quatro alternativas de eficiência energética, duas no sistema de iluminação e duas no sistema de climatização. As experiências acumuladas na calibração da simulação do HU-USP e a identificação de melhores práticas na literatura permitiram, ao final, a elaboração de uma nova metodologia que engloba a abordagem de um prédio com as características de edificações públicas brasileiras. / The use of a computational model for simulation of the energy consumption of buildings for different goals has become common practice. However, in order to use it to simulate operating buildings, it is necessary that the simulation undergoes a process called calibration. This means adjusting simulation input to certify that its output consistently represents the reality. This work objective is to calibrate the electric energy simulated by an energy model of the University Hospital of the University of São Paulo (HU-USP). The state of the art is reviewed in search of evidence-based calibration methodologies. This type of methodologies uses data collected from the real building to change the simulation input. It was selected the methodology proposed by Raftery, Keane and O donnell (2011) which was evaluated as the most generalized approach between the methodologies reviewed. The available measurements of HU-USP against which the simulations were confronted were: building electricity consumption, one (of the two) chilled water plant electricity consumption and the electricity measurement of 16 split type air conditioner. The statistical indicators resulted in comparisons of the measurements revealed, at the end of the calibration process, that only the consumption of the building could be considered calibrated. From the calibrated calibration, four energy efficiency alternatives were simulated, two concerning the lighting system and two concerning the air conditioning system. From the experience accumulated through the calibration of HU-USP electric energy consumption simulation and the identification of the best practices in the literature, it was elaborated a new methodology that includes an approach that deal with brazilian public buildings features.

Determinar quais são os aparelhos eletrônicos de uma residência que possuem maior influência na conta de luz não é tarefa trivial. As Redes de Sensores Sem Fios (RSSF) auxiliam os usuários nessa tarefa, permitindo descobrir se há algum tipo de desperdício no ambiente monitorado e assim, auxiliá-los a fazer as devidas correções. Por isso, é fundamental usar nas smart grids métodos que detectam novidades, também conhecido como anomalias , de forma individual e autônoma, para os usuários quando algo anômalo surge no consumo de energia dos equipamentos eletrônicos. Tais anomalias podem surgir, por exemplo, quando um equipamento consome energia acima do esperado, o que pode indicar um defeito. Nesse contexto, este trabalho propõe um método inteligente, nomeado como Novelty Detection Power Meter (NodePM), para detectar as novidades no consumo de energia dos equipamentos eletrônicos monitorados por uma smart grid. O NodePM detecta as novidades considerando a entropia de cada equipamento monitorado, a qual é calculada com base em um modelo de cadeia de markov que é gerado através de um algoritmo de aprendizado de máquina. Para tanto, o NodePM é integrado a uma plataforma de monitoramento remoto de consumo de energia, que consiste de uma RSSF associada a uma aplicação em nuvem. Para validar o desempenho do NodePM foram feitos experimentos utilizando a análise de variância e testes paramétricos e não-paramétricos. Os resultados de tais experimentos, obtidos mediante a análise estatística, evidenciou a viabilidade do NodePM na plataforma desenvolvida / It is not a simple task to determine which pieces of elevtronic equipment have the greatest influence on the electricity bill. The Wireless Sensor Networks (WSN) assist users in this task, allowing to discover if there is any type of a waste in a monitored environment and thus, help them to take proper actions. Hence, it is of crucial importance to use intelligent methods in the smart grids for a novelty detection and to inform the users in an individual and autonomous way when some anomaly has occurred in the energy consumption of electronic equipment. These anomalies can arise, for instance, when a piece of equipment consumes more energy than expected. In this context, we propose an intelligent method, named the Novelty Detection Power Meter (NodePM), to detect the novelties in the energy consumption of electonic equipment monitored by a smart grid. The NodePM detects the novelties considering the entropy of each device monitored, which is calculed based on a Markov chain model that is generated through a machine learning algorithm. For this end, the NodePM is integrated into a platform for the remote monitoring of energy consumption, which consists of a WSN associated with a cloud application. To validate the performance of the NodePM, experiments were done using analysis of variance and parametric and non-parametric tests. The result of these tests, which were obtained from a statistical analysis, provided evidence of the feasibility of the NodePM in the platform that was developed

Neste trabalho apresenta-se um modelo que relaciona variáveis da forma urbana com o gasto de energia com transporte nas Capitais do Brasil. Na literatura sobre planejamento urbano, menciona-se que a densidade urbana tem significativa influência no consumo de energia. Este consumo pode ser medido, em parte, pelo combustível que é gasto relativo aos meios de transportes utilizados no meio urbano. Para isto foram selecionadas, nas 27 capitais do país, aspectos relativos à população, área territorial das cidades, número de veículos em circulação e consumo de combustível (por tipo), além de variáveis relacionadas a aspectos espaciais das áreas urbanizadas em que se situam estas capitais. Os resultados obtidos apontam o impacto do espalhamento no consumo de energia com transporte urbano. Os resultados das análises mostram que, juntamente com a população, as variáveis espaciais são fatores importantes no consumo de energia por transporte, respondendo por cerca de 92% da variação observada. / The relationship of some variables describing the urban form and the amount of energy consumed with transportation in the state capitals in Brazil is investigated in this work. Urban densities are often mentioned in the urban planning literature as one of the most important variables influencing energy use. The energy consumed for transportation may be measured, in some way, by the quantity of fuel used in different modes of transportation in urban areas. Information about population, urban area, number of vehicles and fuel (the available types in each city) consumption of the 27 state capitals in Brazil, along with variables describing the spatial features of the urbanized areas in which the capitals are located, have been gathered in order to reach the main objective of this work. The results found emphasize the impact of urban sprawl on the amount of energy used for urban transportation. The analyses results indicated that spatial variables are, together with population, responsible for about 92 per cent of the variation in the energy consumed for urban transportation.

Atualmente, otimizar uma arquitetura ou um sistema de software não significa, necessariamente, aumentar o seu desempenho computacional. Devido a popularização de sistemas embutidos energizados por bateria, um item de grande importância a ser otimizado é o consumo de energia. De forma a obedecer às restrições de consumo, pesquisadores têm concentrado seus esforços na criação de ferramentas que possibilitam a modelagem, a otimização e a estimação do consumo de energia. Nos últimos anos, FPGAs têm apresentado um grande desenvolvimento nos quesitos densidade, velocidade e capacidade de armazenamento. Essas características tornaram possível a construção de sistemas complexos formados por um ou mais processadores soft-core. Esse tipo de processador permite uma personalização detalhada de suas características arquiteturais, possibilitando uma melhor adequação às restrições de tempo e espaço em um projeto. O objetivo deste trabalho é construir um estimador de potência para softwares que têm como alvo o processador soft-core Nios II da Altera, permitindo saber com antecedência quanta energia será consumida devido à execução de programas e aplicações de robótica móvel. O modelo implementado neste trabalho foi testado com vários benchmarks padronizados e os resultados obtidos provaram ser bastante adequados para estimar a energia consumida por um programa, obtendo erros de estimação máximos de 4,78% / Nowadays, optimization of hardware and software systems does not necessarily mean increasing their computational performance. Due to the popularization of battery-operated embedded systems, energy comsumption has become a very critical issue. Several tools have been created to model, optimize, and estimate energy consumption, allowing power constraints to be achieved. Lately, FPGAs have presented great advancements on density, speed and storage capacity. Such characteristics made possible the implementation of complex systems comprising one or more soft-core processors. This kind of processors allows detailed customization of its architectural features, enabling timinig, and area constraints of a design to be reached. The aim of this work is to build a power estimator to predict the energy comsumption of a software running on the Altera Nios II soft-core processor. The implemented estimation model presented on this dissertation has been tested with several standard benchmarks and the results obtained have proven to be suitable for estimating the energy consumption of a software with a maximum error of 4.78%

As bibliotecas públicas subordinadas à Secretaria Municipal de Cultura da cidade de São Paulo foram objeto de estudo desta pesquisa, que levantou e analisou os dados cadastrais das 60 bibliotecas, levantou e analisou os dados sobre iluminação natural, artificial e consumo de energia para este uso final de uma amostra de 15 bibliotecas e elaborou um projeto de retrofit para um caso. O levantamento dos dados cadastrais, dos dados sobre os sistemas de iluminação e consumo de energia foi realizado com o auxílio de fichas de campo desenvolvidas para sistematizar a coleta das informações durante as vistorias. Foram atualizadas as plantas de arquitetura, tabuladas as contas de energia e calculados os valores de consumo médio mensal, específico e desagregado, potência instalada, densidade de potência da iluminação e despesa com energia elétrica de 15 bibliotecas selecionadas como amostra do universo. Como um diagnóstico preliminar desta amostra, observou-se o predomínio de equipamentos ineficientes no sistema de iluminação artificial e o uso final em iluminação representou o maior percentual no consumo total de energia elétrica das bibliotecas. Para a elaboração do projeto de retrofit foi escolhida a biblioteca que apresentou o maior percentual de consumo desagregado em iluminação dentre os casos estudados e, para tanto, foi atualizado o levantamento energético e as análises sobre iluminação natural e artificial foram aprofundadas por meio de medições e simulações computacionais. As principais diretrizes que nortearam o desenvolvimento deste projeto foram a utilização de um sistema de iluminação artificial complementar à luz natural, a adequação dos valores de iluminância às necessidades visuais de cada ambiente e a adoção de equipamentos eficientes. A utilização de um sistema de iluminação artificial composto por equipamentos tecnologicamente eficientes possibilita a diminuição no consumo de energia numa edificação, sendo que reduções significativas podem ser alcançadas quando tal sistema for usado de maneira complementar à luz natural e com acionamento automático. Diante do repertório construído, foram definidas algumas diretrizes para o melhor aproveitamento da luz natural e redução do uso da iluminação artificial. / The public libraries controlled by São Paulo City Culture Bureau were the target of this survey, which raised and analysed registered data from 60 libraries, raised and analysed natural and artificial lighting data and the energy consumption for this latter purpose out of a sample of 15 libraries and prepared a retrofit project for one case. Raising registered data, lighting system data and energy consumption was carried out by using survey cards developed to systematise the data collection during the research. Architectural plans were updated, the energy bills were listed and calculated were the average monthly consumption values, specific and disaggregated, installed power, density of lighting power and electric energy expenditure of 15 selected libraries as a universe sample. As a preliminary diagnosis of such sample, we observed the predominance of inefficient equipments in the artificial lighting system and the final lighting use represented the major percentage of the libraries overall electric consumption. In order to prepare the retrofit project, we chose the library presenting the major percentage of disaggregated lighting consumption amongst all studied cases and, to such, we updated the energy survey and the analysis of natural and artificial lighting was deepened by means of measurements and computer simulation. The main principles guiding the development of this project were the application of an artificial lighting system complementary to daylighting, the adequacy of illuminance values to the visual needs of each room and the adoption of efficient equipments. The application of an artificial lighting system composed of technologically efficient equipments allows the reduction in the energy consumption in a building, being such reduction significant and achievable when that system is used in a complementary way with daylighting and with automatic operation. Before this so constructed repertory, we defined some guidelines for best daylighting utilization and reduction of the artificial lighting use.

Le déploiement de processus biologiques intensifiés s’accélère en traitement des eaux usées au regard des volumes importants à traiter et des avantages apportés : compacité, temps de traitement et qualité d’eaux. Cependant, cette intensification se fait souvent au détriment d’une consommation importante d’énergie qui reste le principal défi à relever. Pour cela, deux systèmes intensifs ont été analysés: un bioréacteur à membrane (BàM, 64000 eqH) et un procédé de boues activé conventionnel (BAC24000 eqH). Dans un premier temps, toutes les dépenses énergétiques de ces stations ont été quantifiées puis sectorisées, pour ensuite, définir des coûts de référence et proposer des stratégies de réduction d’énergie. L’audit énergétique pour ces deux stations confirme que l’aération est le poste le plus consommateur (Pour le BAC, la consommation totale de la station vaut 0.82 kWh/m3traité dont 44% sont dus à l’aération).Si de nombreux postes de dépenses énergétiques s’avèrent immuables, plusieurs facteurs influencent cependant ces consommations: La capacité hydraulique, la température, l’âge des boues... L’analyse des stations sur plus de trois ans de fonctionnement souligne les facteurs influençant cette consommation spécifique (kWh/m3traité) : débit entrant (saisonnalité) et concentrations en MES dans les bassins biologiques. Ainsi, une optimisation énergétique a été faite en mixant les données terrains avec des simulations sous GPS-X. Les résultats ont ainsi permis de relier les dépenses énergétiques (demande en oxygène) avec la production de boue. L’introduction d’un paramètre  permet de trouver en fonction des contraintes locales (Couts du kWh et de l’évacuation des boues) la concentration en MES dans les bassins qui minimise les coûts globaux. / Intensive biological processes are increasingly used in wastewater field due to their principles to operate on a reduced surface and produce good quality waters. However, studies show that intensification and high energy consumption go hand in hand, pointing out the value of energy benchmarking. In this work, two intensive systems have been studied: a membranebioreactor, MBR, (64000 p.e.) and a conventional active sludge, CAS, (24000 p.e.).Our objectives were to know where and why this energy is consumed, what factors influence these consumptions, and to give tools to optimize the energy efficiency. A three years energy audit was done for both stations confirming that aeration is the major energy expense (more than 44% of the total plant consumption:0.82kWh/m3). Several factors influence this energy were identified: hydraulic capacity, temperature andsludge age... High energy consumption has been noted in case of low hydraulic loading underlining the seasonal consumption. Moreover, the impact of Suspended Solid (SS) concentration on the energy consumption and on the overall treatment cost was determined at different SS concentration (ranged from 1 to 8 gSS/L) by software simulation (GPS-X) and data analysis. Simulation results showed that an increase of SS leads to an increase in oxygen demand (increased energy cost) but leads also to a decrease of sludge production (reduction of sludge disposal cost).In a full scale plant based on CAS process, the SS concentration must be carefully chosen in order to find the best compromise between the levels of treatment required, the energy demand to ensure biological activity and the sludge disposal cost while minimizing overall costs.

A Identificação por radiofrequência (Radio Frequency Identification - RFID) tem revolucionado a forma de identificar objetos, sendo usada desde aplicações de controle de estoques até o processo automatizado de pagamentos. Sua ampla aceitação e aplicabilidade tem estimulado pesquisadores a criar cada vez mais aplicações. Um problema chave da RFID são as colisões que ocorrem na identificação por meio dos protocolos de acesso múltiplo. Como, na prática, um leitor precisa identificar várias etiquetas em sua área de cobertura, algumas etiquetas podem responder ao mesmo tempo o que gera colisões e desperdício de recursos. Por este motivo, torna-se de grande valor um estudo abrangente sobre como melhorar a identificação das etiquetas de modo a reduzir o número de colisões. Além disso, aspectos como consumo de energia e tempo necessário para identificação também devem ser levados em consideração, uma vez que a utilização cada vez maior de dispositivos alimentados à bateria tem sido observada na prática. Esta tese investiga a categoria de protocolos anticolisão denominada Frame Slotted Aloha - FSA, pois é a categoria que possui maior potencial de utilização prática em sistemas RFID. Além disso, as diferentes métricas de análise de desempenho são também analisadas e categorizadas, uma vez que identificou-se que um conjunto de métricas devem ser observadas com o intuito de realizarem-se comparações justas com as propostas da literatura. Descobriu-se que a maioria das propostas não levam em consideração os aspectos chave de tempo e energia, assim como a característica de ser fácil de implementar e baixa complexidade. Esta tese propõe quatro algoritmos que visam diminuir o consumo de energia e o tempo do processo de identificação das etiquetas mantendo-se as características de baixa complexidade e similaridade com o padrão atual EpcGlobal Classe 1 Geração 2 (C1G2). O primeiro mecanismo visa diminuir a quantidade de respostas desnecessárias em cenários de localização e rastreamento. Os demais consistem em três propostas de algoritmos anticolisão para sistemas RFID. Os dois primeiros diferem na forma como o tamanho inicial de quadro é definido e como as colisões são tratadas, representando evoluções progressivas em direção a um melhor desempenho. O terceiro considera a ocorrência do efeito captura, o que traz a necessidade de mudanças no funcionamento do algoritmo anterior. Resultados de simulação mostram que os quatro mecanismos podem melhorar propostas existentes sem aumento de complexidade, resultando consequentemente em diminuição de recursos desperdiçados. Além disso também foram desenvolvidos dois softwares de apoio aos mecanismos propostos: nsRFIDsim e jRFIDsim. O primeiro trata-se de um módulo para o simulador ns-2 que simula um sistema RFID passivo. O segundo implementa uma proposta de benchmark para avaliação de desempenho de algoritmos anticolisão para RFID, visando fornecer para a comunidade científica uma forma padronizada de avaliar este tipo de algoritmo. / The Radio Frequency Identification - RFID has revolutionized the way objects are identified, being used in several areas, from inventory control applications to automated payment process. Its wide acceptance and applicability has stimulated researchers to create more and more new applications. One RFID key problem is the collisions on identification by means of multiple access protocols. Since generally, a reader needs to identify multiple tags in its coverage area, some tags tend to reply at the same time which can cause collision and waste of resources. For this reason a comprehensive study on how to improve the identification of tags in order to reduce the number of collisions becomes important. Additionally, issues such as energy consumption and time required for identification must also be taken into consideration, since an increasing use of battery-powered devices has been observed in practice. This thesis investigates the category of anti-collision protocols called Frame Slotted Aloha - FSA, as it is the category that has the greatest potential for practical use in RFID systems. Further analysis of the different performance metrics are also analyzed and categorized, since it was identified that a set of metrics must be observed in order to carry out up fair comparisons with the proposals found on the literature. It was found that most of the proposals do not consider the key aspects of time and energy as well as the characteristic of being easy to implement and having low complexity. This thesis proposes four algorithms aimed at reducing the consumption of energy and the time to identify the tags while maintaining the characteristics of low complexity and similarity to the current standard EPCglobal Class 1 Generation 2 (C1G2). The first mechanism aims to decrease the unnecessary answers in locating and tracking scenarios. The other ones consist of three proposals for anti-collision algorithms for RFID systems. They differ in how the initial size is defined and how collisions are resolved, representing progressive evolutions toward a better performance. The third one considers the occurrence of the capture effect, which brings the need for changes in the previous algorithm operation. Simulation results show that the four mechanisms can improve existing proposals without increasing complexity, resulting in consequent energy savings. In addition we have also developed two softwares to evaluate the proposed mechanisms: nsRFIDsim and jRFIDsim. The former is a module for the ns-2 simulator that simulates a passive RFID system. The second one implements a proposal for benchmark performance evaluation of anti-collision algorithms for RFID in order to provide to the scientific community a standardized way to assess this type of algorithm.

Cada vez mais o rastreamento do olhar tem sido usado para interação humano-computador em diversos cenários, como forma de interação (usualmente substituindo o mouse, principalmente para pessoas com deficiências físicas) ou estudo dos padrões de atenção de uma pessoa (em situações como fazendo compras no mercado, olhando uma página na internet ou dirigindo um carro). Ao mesmo tempo, dispositivos vestíveis tais quais pequenas telas montadas na cabeça e sensores para medir dados relativos à saúde e exercício físico realizado por um usuário, também têm avançado muito nos últimos anos, finalmente chegando a se tornarem acessíveis aos consumidores. Essa forma de tecnologia se caracteriza por dispositivos que o usuário usa junto de seu corpo, como uma peça de roupa ou acessório. O dispositivo e o usuário estão em constante interação e tais sistemas são feitos para melhorar a execução de uma ação pelo usuário (por exemplo dando informações sobre a ação em questão) ou facilitar a execução de várias tarefas concorrentemente. O uso de rastreadores de olhar em computação vestível permite uma nova forma de interação para tais dispositivos, possibilitando que o usuário interaja com eles enquanto usa as mãos para realizar outra ação. Em dispositivos vestíveis, o consumo de energia é um fator importante do sistema que afeta sua utilidade e deve ser considerado em seu design. Infelizmente, rastreadores oculares atuais ignoram seu consumo e focam-se principalmente em precisão e acurácia, seguindo a ideia de que trabalhar com imagens de alta resolução e frequência maior implica em melhor desempenho. Porém tratar mais quadros por segundo ou imagens com resolução maior demandam mais poder de processamento do computador, consequentemente aumentando o gasto energético. Um dispositivo que seja mais econômico tem vários benefícios, por exemplo menor geração de calor e maior vida útil de seus componentes eletrônicos. Contudo, o maior impacto é o aumento da duração da bateria para dispositivos vestíveis. Pode-se economizar energia diminuindo resolução e frequência da câmera usada, mas os efeitos desses parâmetros na precisão e acurácia da estimação do olhar não foram investigados até o presente. Neste trabalho propomos criar uma plataforma de testes, que permita a integração de alguns algoritmos de rastreamento de olhar disponíveis, tais como Starburst, ITU Gaze Tracker e Pupil, para estudar e comparar o impacto da variação de resolução e frequência na acurácia e precisão dos algoritmos. Por meio de um experimento com usuários analisamos o desempenho e consumo desses algoritmos sob diversos valores de resolução e frequência. Nossos resultados indicam que apenas a diminuição da resolução de 480 para 240 linhas (mantendo a proporção da imagem) já acarreta em ao menos 66% de economia de energia em alguns rastreadores sem perda significativa de acurácia. / Eye tracking has been used more and more in human-computer interaction in several scenarios, as a form of interaction (mainly replacing the mouse for the physically handicapped) or as a means to study attention patterns of a person (performing activities such as grocery shopping, reading web pages or driving a car). At the same time, wearable devices such as small head-mounted screens and health-related sensors, have improved considerably in these years, finally becoming accessible to mainstream consumers. This form of technology is defined by devices that an user uses alongside his body, like a piece of clothing or accessory. The device and the user are in constant interaction and such systems are usually made to improve the user\'s ability to execute a task (for example, by giving contextualized information about the task in question) or to facilitate the parallel execution of several tasks. The use of eye trackers in wearable computing allows a new form of interaction in these devices, allowing the user to interact with them while performing another action with his hands. In wearable devices, the energy consumption is an important factor of the system which affects its utility and must be considered in its design. Unfortunately, current eye trackers ignore energy consumption and instead mainly focus on precision and accuracy, following the idea that working with higher resolution and higher frequency images will improve performance. However, processing more frames, or larger frames, per second require more computing power, consequentially increasing energy expense. A device that is more economical has several benefits, such as less heat generation and a greater life-span of its components. Yet the greatest impact is the increased battery duration for the wearable devices. Energy can be saved by lowering the frequency and resolution of the camera used by the tracker, but the effect of these parameters in the precision and accuracy of eye tracking have not been researched until now. In this work we propose an eye tracking testing platform, that allows integration with existing eye tracking algorithms such as Starburst, ITU Gaze Tracker and Pupil, to study and compare the impact of varying the resolution and frequency of the camera on accuracy and precision of the algorithms. Through a user experiment we analyzed the performance and consumption of these algorithms under various resolution and frequency values. Our result indicate that only lowering the resolution from 480 to 240 lines (keeping the image aspect ratio) already amounts to a 66% energy economy in some trackers without any meaningful loss of accuracy.

Para lidar com o aumento dos custos de energia nos sistemas de produção e ações para minimizar impactos ambientais relacionados à geração de eletricidade através de combustíveis fósseis, o tema \"consumo de energia\" tornou-se um dos mais discutidos na indústria nos últimos anos (LI, 2015). Portanto, a redução do consumo de energia elétrica nos processos de fabricação é assunto fundamental para o segmento industrial nos dias atuais. Tal ação requer conhecimento sobre as demandas de energia de máquinas e todos os equipamentos envolvidos em um processo. Reduzir o consumo de energia nos processos de usinagem pode melhorar significativamente a produção de um modo sustentável (SCHUDELEIT; ZÜST; WEGENER, 2017). Para diminuir a demanda energética em processos de usinagem particularmente em máquinas-ferramentas (MFs), dados de consumo de energia devem ser obtidos para ajudar no planejamento de processos e também contribuir para melhorar a eficiência energética da máquina como um todo. Além disso, para atender à crescente demanda do mercado por máquinas mais eficientes e a competitividade global no setor de manufatura, fabricantes de MFs estão enfrentando grandes desafios para melhorar a produtividade e reduzir o consumo de energia (BEN JDIDIA et al., 2018). Considerando o aumento do preço da energia e a sustentabilidade industrial, o presente trabalho apresenta um estudo detalhado do consumo de energia em um centro de torneamento e sugere estratégias para reduzir o consumo de energia nas MFs. Os resultados obtidos, até agora, indicam que adaptar o comportamento operacional das MFs por meio de modos de operação inteligentes, adaptando a demanda de energia aos requisitos do processo específico parece ser um bom procedimento para reduzir o consumo de energia, tornando os processos e máquinas mais eficientes, melhorando assim a sustentabilidade dos processos de usinagem. / To deal with rising energy costs in production system and significant demands for minimizing environmental impacts related to the electricity generation using fossil fuels, the theme \"energy consumption\" has become one of the most discussed topics in the manufacturing industry in recent years (LI, 2015). Therefore, the reduction of energy consumption in manufacturing processes is a fundamental issue for the industrial segment nowadays. Such subject requires knowledge about the energy requirements from machines and all the involved equipment. Reducing energy consumption in machining processes can significantly improve sustainability in manufacturing (SCHUDELEIT; ZÜST; WEGENER, 2017). To reduce energy demand in machining processes, particularly in machine tools (MTs), energy consumption data must be obtained to help process-planning and contribute to improve machine efficiency. Moreover, to meet growing market demand for more efficient machines and global competitiveness in the manufacturing sector, MTs manufacturers are facing major challenges to improve productivity and reduce energy consumption (BEN JDIDIA et al., 2018). Considering the increasing energy requirements and industrial sustainability, the present research presents a comprehensive study of energy consumption in a Two-spindle Turning center and suggests strategies to reduce energy consumption in MTs as a whole. The results obtained, so far, indicates that optimizing the operational behavior of MTs through smart operation modes by adapting the power demand to the current production requirements seems to be a good procedure to reduce the energy consumption, making the processes and machines more efficient as well as improving environmental performance of machining processes.

Devido às tendências de crescimento da quantidade de dados processados e a crescente necessidade por computação de alto desempenho, mudanças significativas estão acontecendo no projeto de arquiteturas de computadores. Com isso, tem-se migrado do paradigma sequencial para o paralelo, com centenas ou milhares de núcleos de processamento em um mesmo chip. Dentro desse contexto, o gerenciamento de energia torna-se cada vez mais importante, principalmente em sistemas embarcados, que geralmente são alimentados por baterias. De acordo com a Lei de Moore, o desempenho de um processador dobra a cada 18 meses, porém a capacidade das baterias dobra somente a cada 10 anos. Esta situação provoca uma enorme lacuna, que pode ser amenizada com a utilização de arquiteturas multi-cores heterogêneas. Um desafio fundamental que permanece em aberto para estas arquiteturas é realizar a integração entre desenvolvimento de código embarcado, escalonamento e hardware para gerenciamento de energia. O objetivo geral deste trabalho de doutorado é investigar técnicas para otimização da relação desempenho/consumo de energia em arquiteturas multi-cores heterogêneas single-ISA implementadas em FPGA. Nesse sentido, buscou-se por soluções que obtivessem o melhor desempenho possível a um consumo de energia ótimo. Isto foi feito por meio da combinação de mineração de dados para a análise de softwares baseados em threads aliadas às técnicas tradicionais para gerenciamento de energia, como way-shutdown dinâmico, e uma nova política de escalonamento heterogeneity-aware. Como principais contribuições pode-se citar a combinação de técnicas de gerenciamento de energia em diversos níveis como o nível do hardware, do escalonamento e da compilação; e uma política de escalonamento integrada com uma arquitetura multi-core heterogênea em relação ao tamanho da memória cache L1. / Due to the growing need for high-performance computing along with higher volume of data to process, important changes are happening in computer architecture design. Parallel computing processors having hundreds or thousands of processing cores in a single chip are becoming a common solution, even for embedded systems. Power management becomes increasingly important, especially for mobile systems. A key challenge remaining open for these architectures is to perform the integration of application code, runtime scheduling and hardware control for power management. This thesis aims to present a method able to integrate these three aspects, by investigating techniques for optimizing performance versus power consumption in single-ISA heterogeneous multi-cores architectures implemented on FPGA. Our approach applies a data mining technique to analyze the application source-code, traditional techniques for power management, and an heterogeneity-aware scheduling policy. The main contributions are the combination of power management techniques at hardware, scheduling and compilation levels; a new scheduling policy along with a heterogeneous multi-core architecture relative to its L1 cache memory size determined offline and online.