[ES] El interés en la industria y a nivel académico en el desarrollo en el campo de Internet de las Cosas (IoT) es muy alto. Se han diseñado e implementado una gran cantidad de soluciones a diferentes niveles. Desde soluciones a nivel de dispositivo hasta plataformas IoT completas. No obstante, desarrollar nuevas soluciones IoT en muchos casos puede suponer un esfuerzo complejo. Esta no es una tarea que se deba realizar desde cero. Las plataformas IoT ofrecen las herramientas necesarias para administrar y trabajar con los dispositivos y objetos conectados a ellas. Las plataformas utilizan estos datos para producir resultados y ofrecer servicios y aplicaciones. El ecosistema IoT abarca una amplia gama de dispositivos, sensores, actuadores, entidades de conocimientos, protocolos, tecnologías, redes, plataformas, servicios, aplicaciones, sistemas y datos muy diversos. Como consecuencia de su naturaleza heterogénea y la ausencia de un estándar global de IoT, un hecho que tampoco se espera lograr en un futuro próximo, en lugar de lograr la integración perfecta entre los diferentes sistemas IoT proliferan diferentes tecnologías y sistemas que implementan sus propios protocolos de interoperabilidad para los objetos que componen IoT. El trabajo realizado en esta Tesis Doctoral se encarga de revertir esta problemática asociada a la heterogeneidad de las plataformas IoT y la falta de un estándar de interoperabilidad predominante en el mercado. Por tanto, el objetivo de la misma es ofrecer una solución centrada en aprovechar las diferentes ventajas que ofrecen las plataformas, aplicaciones y servicios IoT disponibles, para ofrecer una serie de mecanismos de interoperabilidad y un marco común que permitan poder acceder, interactuar e intercambiar información y funcionalidades entre las diferentes plataformas IoT. Concretamente, la Tesis Doctoral se centra en las necesidades de interoperabilidad de plataformas IoT en las capas de Middleware y Aplicación y Servicios. Desde la perspectiva de los mecanismos de la capa middleware, la Tesis Doctoral establece soluciones basadas en una capa de abstracción que facilita el acoplamiento de las diferentes plataformas. Esto proporciona funcionalidades para acceder a las principales características e información de las diferentes plataformas IoT. Desde la perspectiva de los mecanismos de la capa de aplicación y servicios, se diseñan y definen soluciones para el acceso común y la interacción entre los distintos servicios y aplicaciones heterogéneos ofrecidos por las plataformas. Además, en la Tesis Doctoral se presentan aquellos elementos transversales para ofrecer una solución de interoperabilidad completa. En primer lugar, se exponen aquellos requisitos necesarios para gestionar la confianza, seguridad, privacidad, virtualización, extensibilidad o escalabilidad. En segundo lugar, se presenta la definición de un marco común de interoperabilidad que proporciona una forma de unificar los diferentes mecanismos de interoperabilidad presentados. También se ofrecen herramientas para gestionar, acceder y hacer un uso adecuado de los mecanismos de interoperabilidad. Finalmente, se presenta la aproximación a la solución propuesta llevada a cabo en los proyectos europeos H2020: INTER-IoT, ACTIVAGE, PIXEL y DataPorts. Estos proyectos han servido para definir, desarrollar y validar los mecanismos de interoperabilidad y la solución presentada en esta Tesis Doctoral. / [CAT] L'interés en la indústria i a nivell acadèmic en el desenvolupament en el camp d'Internet de les Coses (IoT) és molt alt. S'han dissenyat i implementat una gran quantitat de solucions a diferents nivells. Des de solucions a nivell de dispositiu fins a plataformes IoT completes. No obstant això, desenvolupar noves solucions IoT en molts casos pot suposar un esforç complex. Aquesta no és una tasca que s'haja de realitzar des de zero. Les plataformes IoT ofereixen les eines necessàries per a administrar i treballar amb els dispositius i objectes connectats a elles. Les plataformes utilitzen aquestes dades per a produir resultats i oferir serveis i aplicacions. L'ecosistema IoT es compon d'una una àmplia gamma de dispositius, sensors, actuadors, entitats de coneixements, protocols, tecnologies, xarxes, plataformes, serveis, aplicacions, sistemes i dades molt diverses. A conseqüència de la seua naturalesa heterogènia i l'absència d'un estàndard global de IoT, un fet que tampoc s'espera aconseguir en un futur pròxim, es produeix que en lloc d'aconseguir la integració perfecta entre els diferents sistemes IoT, proliferen diferents tecnologies i sistemes que implementen els seus propis protocols d'interoperabilitat per als objectes que componen Internet de les Coses. El treball realitzat en aquesta tesi doctoral s'encarrega de revertir aquesta problemàtica associada a l'heterogeneïtat de les plataformes IoT i la falta d'un estàndard d'interoperabilitat predominant en el mercat. Per tant, l'objectiu és oferir una solució centrada en aprofitar els diferents avantatges que ofereixen les plataformes, aplicacions i serveis IoT disponibles, per a oferir una sèrie de mecanismes d'interoperabilitat i un marc comú que permeten poder accedir, interactuar i intercanviar informació i funcionalitats entre les diferents plataformes IoT. Concretament, el treball se centra en les necessitats d'interoperabilitat de plataformes IoT en les capes de Middleware i Aplicació i Serveis. Des de la perspectiva dels mecanismes de la capa Middleware, el present treball estableix solucions basades en una capa d'abstracció que facilita la unificació de les diferents plataformes. Això proporciona les funcionalitats per a accedir a les principals les característiques i informació de les diferents plataformes IoT. Des de la perspectiva dels mecanismes de la capa d'aplicació i serveis, es dissenya i defineixen solucions per a l'accés comú i la interacció entre els diferents serveis i aplicacions heterogenis oferits per les plataformes. A més, es presenten en el present treball aquells elements transversals per a oferir una solució d'interoperabilitat completa. En primer lloc, aquells requisits necessaris per a gestionar la confiança, seguretat, privacitat, virtualització, extensibilitat o escalabilitat. En segon lloc, la definició d'un marc comú d'interoperabilitat que proporciona una manera d'unificar els diferents mecanismes d'interoperabilitat presentats. Oferint eines per a gestionar, accedir i fer un ús adequat dels mecanismes d'interoperabilitat. Finalment, es presenta l'aproximació a la solució proposada duta a terme en els projectes europeus H2020: INTER-IoT, ACTIVAGE, PÍXEL i DataPorts. Aquests projectes han servit per a definir, desenvolupar i validar els mecanismes d'interoperabilitat i la solució oferida en aquesta tesi doctoral. / [EN] There is a strong interest in the field of the Internet of Things (IoT) in the industry and the academia. A large number of solutions have been designed and implemented at different levels. From device level solutions to complete IoT platforms. However, developing new IoT solutions can be a challenging task. This is not a task that needs to be done from scratch. IoT platforms provide the tools needed to manage and access to the devices and objects connected to them. The platforms can take advantage of this data to produce results and deliver services and applications. The IoT ecosystem encompasses a wide range of diverse devices, sensors, actuators, knowledge entities, protocols, technologies, networks, platforms, services, applications, systems and data. As a consequence of its heterogeneous nature and the absence of a global IoT standard, something that is also not expected to be achieved soon, instead of achieving seamless integration between different IoT systems, different technologies and systems proliferate and providing their own interoperability protocols for the objects related with Internet of Things. The work carried out in this PhD thesis aims to address this problem associated with the heterogeneity of IoT platforms and the lack of a predominant interoperability standard in the market. Therefore, the objective is to offer a solution focused on taking advantage of the different benefits offered by the available IoT platforms, applications and services, in order to offer a series of interoperability mechanisms and a common framework that allows accessing, interacting and exchanging information and functionalities between the different IoT platforms. Specifically, the work is focused on the interoperability needs at the Middleware and Application and Services layers of the IoT Platforms. From the perspective of the Middleware layer mechanisms, this work establishes solutions based on an abstraction layer that facilitates the coupling of the different platforms. This provides functionalities to access to the main features and information of the different IoT platforms. From the perspective of the Application and Service layer mechanisms, this work designs and defines solutions for common access and interaction between the different heterogeneous services and applications offered by the IoT platforms. In addition, this PhD tesis presents those cross-cutting aspects needed to provide a complete interoperability solution. Firstly, those requirements involved in to manage trust, security, privacy, virtualisation, extensibility or scalability. Secondly, the definition of a common interoperability framework that provides a way to unify the different interoperability mechanisms presented. It offers tools for managing, accessing and making appropriate use of the interoperability mechanisms developed in this work. Finally, it describes the approach to the proposed solution carried out in the following H2020 european projects: INTER-IoT, ACTIVAGE, PIXEL and DataPorts. These research projects have been used to define, develop and validate the interoperability mechanisms and the solution offered in this PhD tesis. / Belsa Pellicer, A. (2022). Especificación y desarrollo de mecanismos de interoperabilidad a nivel de Middleware y Aplicaciones/Servicios entre Plataformas Heterogéneas de Internet de las Cosas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185508

Tesis por compendio / [ES] El paradigma de la Industria 4.0 (I4.0) gravita en gran medida sobre el potencial de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para mejorar la competitividad y sostenibilidad de las industrias. El concepto de Smart Manufacturing Scheduling (SMS) surge y se inspira de ese potencial. SMS, como estrategia de transformación digital, aspira a optimizar los procesos industriales mediante la aplicación de tecnologías como el gemelo digital o digital twin (DT), el modelo de gestión zero-defect manufacturing (ZDM), y el aprendizaje por refuerzo profundo o deep reinforcement learning (DRL), con el propósito final de orientar los procesos de programación de operaciones hacia una automatización adaptativa en tiempo real y una reducción de las perturbaciones en los sistemas de producción. SMS se basa en cuatro principios de diseño del espectro I4.0: automatización, autonomía, capacidad de acción en tiempo real e interoperabilidad. A partir de estos principios clave, SMS combina las capacidades de la tecnología DT para simular, analizar y predecir; la del modelo ZDM para prevenir perturbaciones en los sistemas de planificación y control de la producción; y la del enfoque de modelado DRL para mejorar la toma de decisiones en tiempo real. Este enfoque conjunto orienta los procesos de programación de operaciones hacia una mayor eficiencia y, con ello, hacia un mayor rendimiento y resiliencia del sistema productivo. Esta investigación emprende, en primer lugar, una revisión exhaustiva del estado del arte sobre SMS. Con la revisión efectuada como referencia, la investigación plantea un modelo conceptual de SMS como estrategia de transformación digital en el contexto del proceso de programación del taller de trabajos o job shop. Finalmente, la investigación propone un modelo basado en DRL para abordar la implementación de los elementos clave del modelo conceptual: el DT del taller de trabajos y el agente programador. Los algoritmos que integran este modelo se han programado en Python y han sido validados contra varias de las más conocidas reglas heurísticas de prioridad. El desarrollo del modelo y los algoritmos supone una contribución académica y gerencial en el área de la planificación y control de la producción. / [CA] El paradigma de la Indústria 4.0 (I4.0) gravita en gran mesura sobre el potencial de les tecnologies de la informació i la comunicació (TIC) per millorar la competitivitat i la sostenibilitat de les indústries. El concepte d'smart manufacturing scheduling (SMS) sorgeix i inspira a partir d'aquest potencial. SMS, com a estratègia de transformació digital, aspira a optimitzar els processos industrials mitjançant l'aplicació de tecnologies com el bessó digital o digital twin (DT), el model de gestió zero-defect manufacturing (ZDM), i l'aprenentatge per reforçament profund o deep reinforcement learning (DRL), amb el propòsit final dorientar els processos de programació doperacions cap a una automatització adaptativa en temps real i una reducció de les pertorbacions en els sistemes de producció. SMS es basa en quatre principis de disseny de l'espectre I4.0: automatització, autonomia, capacitat d¿acció en temps real i interoperabilitat. A partir d'aquests principis clau, SMS combina les capacitats de la tecnologia DT per simular, analitzar i predir; la del model ZDM per prevenir pertorbacions en els sistemes de planificació i control de la producció; i la de de l'enfocament de modelatge DRL per millorar la presa de decisions en temps real. Aquest enfocament conjunt orienta els processos de programació d'operacions cap a una eficiència més gran i, amb això, cap a un major rendiment i resiliència del sistema productiu. Aquesta investigació emprèn, en primer lloc, una exhaustiva revisió de l'estat de l'art sobre SMS. Amb la revisió efectuada com a referència, la investigació planteja un model conceptual de SMS com a estratègia de transformació digital en el context del procés de programació del taller de treballs o job shop. Finalment, la investigació proposa un model basat en DRL per abordar la implementació dels elements claus del model conceptual: el DT del taller de treballs i l'agent programador. Els algorismes que integren aquest model s'han programat a Python i han estat validats contra diverses de les més conegudes regles heurístiques de prioritat. El desenvolupament del model i els algorismes suposa una contribució a nivell acadèmic i gerencial a l'àrea de la planificació i control de la producció. / [EN] The Industry 4.0 (I4.0) paradigm relies, to a large extent, on the potential of information and communication technologies (ICT) to improve the competitiveness and sustainability of industries. The smart manufacturing scheduling (SMS) concept arises and draws inspiration from this potential. As a digital transformation strategy, SMS aims to optimise industrial processes through the application of technologies, such as the digital twin (DT), the zero-defect manufacturing (ZDM) management model and deep reinforcement learning (DRL), for the ultimate purpose of guiding operations scheduling processes towards real-time adaptive automation and to reduce disturbances in production systems. SMS is based on four design principles of the I4.0 spectrum: automation, autonomy, real-time capability and interoperability. Based on these key principles, SMS combines the capabilities of the DT technology to simulate, analyse and predict; with the ZDM model, to prevent disturbances in production planning and control systems; by the DRL modelling approach, to improve real-time decision making. This joint approach orients operations scheduling processes towards greater efficiency and, with it, a better performing and more resilient production system. This research firstly undertakes a comprehensive review of the state of the art on SMS. By taking the review as a reference, the research proposes a conceptual model of SMS as a digital transformation strategy in the job shop scheduling process context. Finally, it proposes a DRL-based model to address the implementation of the key elements of the conceptual model: the job shop DT and the scheduling agent. The algorithms that integrate this model have been programmed in Python and validated against several of the most well-known heuristic priority rules. The development of the model and algorithms is an academic and managerial contribution in the production planning and control area. / This thesis was developed with the support of the Research Centre on Production Management and Engineering (CIGIP) of the Universitat Politècnica de València and received funding from: the European Union H2020 programme under grant agreement No. 825631, “Zero Defect Manufacturing Platform (ZDMP)”; the European Union H2020 programme under grant agreement No. 872548, "Fostering DIHs for Embedding Interoperability in Cyber-Physical Systems of European SMEs (DIH4CPS)"; the European Union H2020 programme under grant agreement No. 958205, “Industrial Data Services for Quality Control in Smart Manufacturing (i4Q)”; the European Union Horizon Europe programme under grant agreement No. 101057294, “AI Driven Industrial Equipment Product Life Cycle Boosting Agility, Sustainability and Resilience” (AIDEAS); the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities under grant agreement RTI2018-101344-B-I00, "Optimisation of zero-defects production technologies enabling supply chains 4.0 (CADS4.0)"; the Valencian Regional Government, in turn funded from grant RTI2018- 101344-B-I00 by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”, "Industrial Production and Logistics optimization in Industry 4.0" (i4OPT) (Ref. PROMETEO/2021/065); and the grant PDC2022-133957- I00, “Validation of transferable results of optimisation of zero-defect enabling production technologies for supply chain 4.0” (CADS4.0-II) funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by European Union Next GenerationEU/PRTR. / Serrano Ruiz, JC. (2024). Job shop smart manufacturing scheduling by deep reinforcement learning for Industry 4.0 [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202871 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Los sistemas de drenaje urbano, también conocidos como sistemas de alcantarillado, tienen el propósito de drenar tanto las aguas lluvias como las aguas residuales de nuestras ciudades. Estos sistemas son una de las diferentes infraestructuras civiles que permiten el correcto funcionamiento de las ciudades actuales. Los sistemas de alcantarillados pluviales se encargan de mover las aguas lluvias que caen en la ciudad en forma segura y en un tiempo razonable, sin permitir inundaciones, hacia los cuerpos receptores naturales localizados aguas abajo. Los sistemas de alcantarillado sanitario, por otra parte, tienen el objetivo de recolectar las aguas servidas, de origen domiciliario, industrial y comercial, y trasportarlas en forma segura hacia una planta de tratamiento de aguas residuales antes de enviarlas en forma definitiva hacia un cuerpo receptor o hacia un sistema de reuso, en caso de que este exista. Ambos tipos de alcantarillado, pero particularmente los sanitarios, tienen un profundo impacto sobre la salud pública con implicaciones sobre la viabilidad de una ciudad. La infraestructura de drenaje urbano existente plantea nuevos retos a la ingeniería hidráulica urbana. Por un lado, los sistemas de drenaje de aguas lluvias, además de verse sometidos a problemas de envejecimiento con deterioros de materiales y asentamientos de suelos, se están enfrentando a serios problemas causados por el Cambio Climático. En muchas ciudades este fenómeno está implicando cambios radicales en la hidrología urbana; en muchas ciudades las intensidades y frecuencias de los eventos de lluvia están aumentando con lo cual los sistemas existentes, que fueron diseñados para hidrologías diferentes, se quedan sin capacidad aumentando la frecuencia de las inundaciones urbanas con sus consecuencias sobre la seguridad y salud humana. Por otro lado, los sistemas sanitarios también presentan retos a la ingeniería por problemas de aumento de la densidad poblacional de las ciudades, la falta de resiliencia ante eventos externos como sismos, y a problemas de calidad de agua en los cuerpos receptores al interior de las zonas urbanas, en las aguas freáticas y las corrientes naturales de agua. Estos sistemas también se ven afectados por el deterioro de los materiales y los problemas de asentamiento de los suelos. Ahora, un problema diferente es la no existencia de sistemas de drenaje urbano en muchas ciudades de nuestro mundo, particularmente en aquellas localizadas en países en vías de desarrollo. En la gran mayoría de esos casos, esa falta de alcantarillados es causada por el alto costo de esa infraestructura cuya construcción hace inviable para los gobiernos locales. Además, el crecimiento de las zonas urbanas en esos países agrava el problema. No solamente la infraestructura necesaria se hace más grande y compleja, sino que aumentan los problemas de salud pública asociados con la falta de sanidad ambiental. Por consiguiente, el reto para la ingeniería hidráulica urbana moderna es lograr un mayor acceso a ese servicio esencial. Una de las formas de resolverlo es bajando los costos de construcción y operación de los sistemas de drenaje, haciéndolos financieramente viables a la vez que se mantienen su resiliencia y seguridad. De esta manera se ayudará a cumplir con el Objetivo de Desarrollo Sostenible No. 6 Agua Limpia y Saneamiento. Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo de esta tesis fue proponer una metodología que llevara al diseño de mínimo costo de redes de alcantarillado convencionales, manteniendo su resiliencia y facilidad de operación, a la vez que se cumplieran todas las restricciones hidráulicas, constructivas y de operación que, de acuerdo con la experiencia empírica internacional, son las apropiadas para garantizar un correcto comportamiento del sistema de drenaje. El diseño optimizado de una red de alcantarillado está compuesto por dos partes mutuamente dependientes: la selección del árbol y el diseño hidráulico. En esta tesis se resolvieron / [CA] Els sistemes de drenatge urbà, també coneguts com a sistemes de clavegueram, tenen el propòsit de drenar tant les aigües pluges com les aigües residuals de les nostres ciutats. Aquests sistemes són una de les diferents infraestructures civils que permeten el correcte funcionament de les ciutats actuals. Els sistemes de claveguerams pluvials s'encarreguen de moure les aigües pluges que cauen a la ciutat en forma segura i en un temps raonable, sense permetre inundacions, cap als cossos receptors naturals localitzats aigües avall. Els sistemes de clavegueram sanitari, d'altra banda, tenen l'objectiu de recol·lectar les aigües servides, d'origen domiciliari, industrial i comercial, i transportar-les en forma segura cap a una planta de tractament d'aigües residuals abans d'enviar-les en forma definitiva cap a un cos receptor o cap a un sistema de reuse, en cas que aquest existisca. Tots dos tipus de clavegueram, però particularment els sanitaris, tenen un profund impacte sobre la salut pública amb implicacions sobre la viabilitat d'una ciutat. La infraestructura de drenatge urbà existent planteja nous reptes a l'enginyeria hidràulica urbana. D'una banda, els sistemes de drenatge d'aigües pluges, a més de veure's sotmesos a problemes d'envelliment amb deterioracions de materials i assentaments de sòls, s'estan enfrontant a seriosos problemes causats pel Canvi Climàtic. En moltes ciutats aquest fenomen està implicant canvis radicals en la hidrologia urbana; en moltes ciutats les intensitats i freqüències dels esdeveniments de pluja estan augmentant amb la qual cosa els sistemes existents, que van ser dissenyats per a hidrologies diferents, es queden sense capacitat augmentant la freqüència de les inundacions urbanes amb les seues conseqüències sobre la seguretat i salut humana. D'altra banda, els sistemes sanitaris també presenten reptes a l'enginyeria per problemes d'augment de la densitat poblacional de les ciutats, la falta de resiliència davant esdeveniments externs com a sismes, i a problemes de qualitat d'aigua en els cossos receptors a l'interior de les zones urbanes, en les aigües freàtiques i els corrents naturals d'aigua. Aquests sistemes també es veuen afectats per la deterioració dels materials i els problemes d'assentament dels sòls. Ara, un problema diferent és la no existència de sistemes de drenatge urbà en moltes ciutats del nostre món, particularment en aquelles localitzades en països en vies de desenvolupament. En la gran majoria d'aqueixos casos, aqueixa falta de claveguerams és causada per l'alt cost d'aqueixa infraestructura la construcció de la qual fa inviable per als governs locals. A més, el creixement de les zones urbanes en aqueixos països agreuja el problema. No solament la infraestructura necessària es fa més gran i complexa, sinó que augmenten els problemes de salut pública associats amb la falta de sanitat ambiental. Per consegüent, el repte per a l'enginyeria hidràulica urbana moderna és aconseguir un major accés a aqueix servei essencial. Una de les maneres de resoldre-ho és baixant els costos de construcció i operació dels sistemes de drenatge, fent-los financerament viables alhora que es mantenen la seua resiliència i seguretat. D'aquesta manera s'ajudarà a complir amb l'Objectiu de Desenvolupament Sostenible No. 6 Aigua Neta i Sanejament. Tenint en compte l'anterior, l'objectiu d'aquesta tesi va ser proposar una metodologia que portara al disseny de mínim cost de xarxes de clavegueram convencionals, mantenint la seua resiliència i facilitat d'operació, alhora que es compliren totes les restriccions hidràuliques, constructives i d'operació que, d'acord amb l'experiència empírica internacional, són les apropiades per a garantir un correcte comportament del sistema de drenatge. El disseny optimitzat d'una xarxa de clavegueram està compost per dues parts mútuament dependents: la selecció de l'arbre i el disseny hidràulic. En aquesta tesi es van resoldre els dos problemes en forma separada des del punt / [EN] Urban drainage systems, also known as sewer systems, have the purpose of draining both rainwater and wastewater from our cities. These systems are one of the different civil infrastructures that allow the proper functioning of modern cities. Stormwater systems are responsible for moving the rainwater that falls in the city safely and in a reasonable time, without allowing flooding, to the natural receiving bodies located downstream. On the other hand, wastewater systems are designed to collect sewage from domestic, industrial, and commercial sources and transport it safely to a wastewater treatment plant before sending it definitively to a receiving body or to a reuse system, if available. Both types of sewer systems, but particularly wastewater systems, have an extensive impact on public health with implications for the viability of a city. The existing urban drainage infrastructure presents new challenges to urban hydraulic engineering. On the one hand, stormwater systems, in addition to being subjected to aging problems with deterioration of materials and soil settlement, are facing serious problems caused by climate change. In many cities this phenomenon is implying radical changes in urban hydrology; intensities and frequencies of rainfall events are increasing so that the existing systems, which were designed for different hydrological conditions, are running out of capacity, increasing the frequency of urban flooding with its consequences on safety and human health. On the other hand, wastewater systems also present engineering challenges due to problems of increasing population density in cities, lack of resilience to external events such as earthquakes, and water quality problems in receiving waters within urban areas, in groundwater, and natural water currents. These systems are also affected by the deterioration of materials and soil settlement problems. Now, a different problem is the non-existence of urban drainage systems in many cities of the world, particularly in those located in developing countries. In the vast majority of these cases, the lack of sewers is caused by the high cost of this infrastructure, making its construction unfeasible for local governments. In addition, the growth of urban areas in these countries exacerbates the problem. Not only does the necessary infrastructure become larger and more complex, but the public health problems associated with the lack of environmental sanitation increase. Therefore, the challenge for modern urban water engineering is to achieve greater access to this essential service. One way to solve this is by lowering the construction and operating costs of drainage systems, making them financially viable while maintaining their resilience and safety. This will help meet Sustainable Development Goal No. 6 Clean Water and Sanitation. Considering the above, the aim of this thesis was to propose a methodology that would lead to the minimum cost design of conventional sewer networks, maintaining their resilience and ease of operation, while complying with all the hydraulic, constructive, and operational restrictions that, according to international empirical experience, are appropriate to guarantee a correct behavior of the drainage system. The optimized design of a sewer network is composed of two mutually dependent parts: the layout selection and the hydraulic design. In this thesis, the two problems were solved separately from a mathematical point of view, maintaining their interdependence through an iterative process. For a given layout, which could be random for a first iteration, the hydraulic design problem was solved as a shortest path problem using the Bellman-Ford algorithm that guarantees the global minimum cost for that layout. The problem is model as a directed graph in which the nodes represent the combination of diameters and invert elevations at every manhole, and the arcs represent the diameter and upstream and downstream invert elevation of a specific pi / Saldarriaga, J. (2024). Optimal design of urban sewer systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202962 / Compendio

[ES] En esta tesis doctoral se desarrollan modelos de programación matemática para el diseño estratégico-táctico de una red de transporte intermodal que combina dos tipos de problemas de decisiones: la localización de instalaciones y el diseño de la red de transporte. Esta combinación se reconoce en la literatura como problemas combinados LI-DR. El problema combinado se estudia para una situación real y se analizan el comportamiento de la solución óptima, a partir de distintos aspectos como: la disponibilidad del presupuesto de inversión, capacidad de las instalaciones intermodales, múltiples periodos de decisiones, interdependencia en la priorización de las decisiones, múltiples fuentes de financiación y criterios de optimización para las tres dimensiones de sostenibilidad. Para la situación real se referencian las condiciones de acceso y conectividad de la Zona de Desarrollo Económico y Social (ZODES) Magdalena Medio del departamento de Bolívar en Colombia, y el potencial de la industria agroalimentaria para esta subregión. Con el propósito de identificar factores clave que perfilen la formulación respecto a la composición y funcionamiento de los sistemas intermodales y en los problemas combinados LI-DR se analiza la literatura desde estas dos perspectivas. El análisis de la literatura ha permitido aportar dos clasificaciones novedosas e identificar retos para la investigación futura. Para la formulación de los modelos se lleva a cabo la sistemática de pasos definidos para la aplicación de las técnicas de programación matemática. Con estos pasos se logra transformar el problema del mundo real a un problema manejable con estas técnicas. La transformación favorece la interpretación matemática del problema combinado LI-DR intermodal, la modelación de los datos y la definición de una estructura de red de entrada para indexar las decisiones estratégicas y tácticas. Los modelos de programación matemática se construyen de manera gradual. En concreto, se proponen 2 versiones que se representan en 5 variantes. Se comienza formulando un modelo de programación lineal entero-mixto (MPLEM) mono-periodo para analizar, desde un enfoque económico, la sensibilidad de las capacidades del sistema intermodal, la capacidad financiera de los tomadores de decisiones y la variación de la demanda. A continuación, sobre la base de este modelo se propone un MPLEM multi-periodo y dos variantes para validar las condiciones de interdependencia en la toma de decisiones estratégica y la participación de múltiples actores en la financiación de los proyectos de inversión. Finalmente, se formula un MPLEM multi-objetivo para optimizar simultáneamente las tres dimensiones de sostenibilidad. Para resolver y validar los modelos se implementaron dos esquemas de resolución. En los esquemas se utilizan los lenguajes de programación R y Python con el software de optimización matemática Gurobi Optimizer. Se realizan experimentos numéricos para distintos escenarios y se analiza el comportamiento de las soluciones considerando distintos valores a los parámetros. Los resultados obtenidos permiten comprobar la utilidad de los modelos matemáticos e identificar las principales limitaciones y futuras líneas de trabajo. / [CA] En aquesta tesi doctoral es desenvolupen models de programació matemàtica per al disseny estratègic-tàctic d'una xarxa de transport intermodal que combina dos tipus de problemes de decisions: la localització d'instal·lacions i el disseny de la xarxa de transport. Aquesta combinació es reconeix en la literatura com problemes combinats LI-DR. El problema combinat s'estudia per a una situació real i s'analitzen el comportament de la solució òptima, a partir de diferents aspectes com: la disponibilitat de l'pressupost d'inversió, capacitat de les instal·lacions intermodals, múltiples períodes de decisions, interdependència en la priorització de les decisions, múltiples fonts de finançament i criteris d'optimització per a les tres dimensions de sostenibilitat. Per a la situació real es referencien les condicions d'accés i connectivitat de la Zona de Desenvolupament Econòmic i Social (ZODES) Magdalena Medio de el departament de Bolívar a Colòmbia, i el potencial de la indústria agroalimentària per a aquesta subregió. Amb el propòsit d'identificar factors clau que perfilin la formulació respecte a la composició i funcionament dels sistemes intermodals i en els problemes combinats LI-DR s'analitza la literatura des d'aquestes dues perspectives. L'anàlisi de la literatura ha permès aportar dues classificacions noves i identificar reptes per a la investigació futura. Per a la formulació dels models es porta a terme la sistemàtica de passos definits per l'aplicació de les tècniques de programació matemàtica. Amb aquests passos s'aconsegueix transformar el problema de l'món real a un problema manejable amb aquestes tècniques. La transformació afavoreix la interpretació matemàtica de el problema combinat LI-DR intermodal, la modelació de les dades i la definició d'una estructura de xarxa d'entrada per indexar les decisions estratègiques i tàctiques. Els models de programació matemàtica es construeixen de manera gradual. En concret, es proposen 2 versions que es representen en 5 variants. Es comença formulant un model de programació lineal sencer-mixt (MPLEM) mono-període per analitzar, des d'un enfocament econòmic, la sensibilitat de les capacitats de sistema intermodal, la capacitat financera dels prenedors de decisions i la variació de la demanda. A continuació, sobre la base d'aquest model es proposa un MPLEM multi-període i dues variants per validar les condicions d'interdependència en la presa de decisions estratègica i la participació de múltiples actors en el finançament dels projectes d'inversió. Finalment, es formula un MPLEM multi-objectiu per optimitzar simultàniament les tres dimensions de sostenibilitat. Per resoldre i validar els models es van implementar dos esquemes de resolució. En els esquemes s'utilitzen els llenguatges de programació R i Python amb el programari d'optimització matemàtica Gurobi Optimizer. Es realitzen experiments numèrics per a diferents escenaris i s'analitza el comportament de les solucions considerant diferents valors als paràmetres. Els resultats obtinguts permeten comprovar la utilitat dels models matemàtics i identificar les principals limitacions i futures línies de treball. / [EN] In this doctoral thesis, mathematical programming models are developed aiming at the strategic-tactical design of an intermodal transport network that combines two types of decision problems: the location of facilities and the transport network design. In the literature, this combination is recognized as combined LI-DR problems. The combined problem is studied for a real situation and the performance of the optimal solution is analyzed in relation to different aspects such as the investment budget availability, the intermodal facilities capacity, multiple decision periods, interdependence in the prioritization of the decisions, multiple sources of funding and optimization criteria for the three dimensions of sustainability. In what concern to the real situation, the access and connectivity conditions of the Magdalena Medio Economic and Social Development Zone (ZODES, for its acronym in Spanish) of the Bolívar department in Colombia, and the potential of the agri-food industry for this subregion, are considered. Aiming the identification of key factors that outlines the formulation regarding the composition and operation of intermodal systems and, in combined LI-DR problems, the literature is reviewed from these two perspectives. The literature analysis has made it possible to provide two novel classifications and to identify challenges for future research. The formulation of models follows the systematic steps already defined for the application of mathematical programming techniques. Following these steps, it is possible to transform the problem from a real-world problem to a manageable one. The transformation promotes the mathematical interpretation of the intermodal LI-DR combined problem, the data modeling, and the definition of an input network structure to index strategic and tactical decisions. Mathematical programming models are built gradually. Specifically, 2 versions are proposed, which are represented by 5 variants. Firstly, it is formulated a single-period mixed-integer linear programming model (MILPM) in order to analyze, from an economic perspective, the sensitivity of the intermodal system capacities, the financial capacity of the decision-makers, and the demand changes. Based on the aforementioned model, a multi-period MILPM and two variants are proposed aiming to validate the conditions of interdependence in strategic decision-making and the participation of multiple actors in the investment projects financing. Finally, a multi-objective MILPM is formulated to simultaneously optimize all three dimensions of sustainability. To solve and validate the models, two resolution schemes were implemented. The schematics use the R and Python programming languages with the mathematical optimization software Gurobi Optimizer. Numerical tests are carried out for different scenarios and the performance of the solutions is analyzed considering different values for the parameters. The results obtained allow us to verify the usefulness of the models proposed and identify the main limitations and future lines of work. / Agamez Arias, ADM. (2021). Modelos de optimización para el diseño estratégico-táctico de una red de transporte intermodal [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/177015

En la actualidad, el uso de las tecnologías ha sido primordial para el avance de las sociedades, estas han permitido que personas sin conocimientos informáticos o usuarios llamados “no expertos” se interesen en su uso, razón por la cual los investigadores científicos se han visto en la necesidad de producir estudios que permitan la adaptación de sistemas, a la problemática existente dentro del ámbito informático. Una necesidad recurrente de todo usuario de un sistema es la gestión de la información, la cual se puede administrar por medio de una base de datos y lenguaje específico, como lo es el SQL (Structured Query Language), pero esto obliga al usuario sin conocimientos a acudir a un especialista para su diseño y construcción, lo cual se ve reflejado en costos y métodos complejos, entonces se plantea una pregunta ¿qué hacer cuando los proyectos son pequeñas y los recursos y procesos son limitados? Teniendo como base la investigación realizada por la universidad de Washington[39], donde sintetizan sentencias SQL a partir de ejemplos de entrada y salida, se pretende con esta memoria automatizar el proceso y aplicar una técnica diferente de aprendizaje, para lo cual utiliza una aproximación evolucionista, donde la aplicación de un algoritmo genético adaptado origina sentencias SQL válidas que responden a las condiciones establecidas por los ejemplos de entrada y salida dados por el usuario. Se obtuvo como resultado de la aproximación, una herramienta denominada EvoSQL que fue validada en este estudio. Sobre los 28 ejercicios empleados por la investigación [39], 23 de los cuales se obtuvieron resultados perfectos y 5 ejercicios sin éxito, esto representa un 82.1% de efectividad. Esta efectividad es superior en un 10.7% al establecido por la herramienta desarrollada en [39] SQLSynthesizer y 75% más alto que la herramienta siguiente más próxima Query by Output QBO[31]. El promedio obtenido en la ejecución de cada ejercicio fue de 3 minutos y 11 segundos, este tiempo es superior al establecido por SQLSynthesizer; sin embargo, en la medida un algoritmo genético supone la existencia de fases que amplían los rangos de tiempos, por lo cual el tiempo obtenido es aceptable con relación a las aplicaciones de este tipo. En conclusión y según lo anteriormente expuesto, se obtuvo una herramienta automática con una aproximación evolucionista, con buenos resultados y un proceso simple para el usuario “no experto”. / Actuellement l'usage des technologies est primordial pour l'avance de la société, celles-ci ont permis que des personnes sans connaissances informatiques ou des utilisateurs appelés "non expert" s'intéressent à son usage. C'est la raison pour laquelle les enquêteurs scientifiques se sont vus dans la nécessité de produire les études qui permettent l'adaptation des systèmes à la problématique existante à l'intérieur du domaine informatique. Une nécessité récurrente pour tout utilisateur d'un système est la gestion de l'information, que l’on peut administrer au moyen d'une base de données et de langage spécifique pour celles-ci comme est le SQL (Structured Query Language), mais qui oblige à l'utilisateur à chercher un spécialiste pour sa conception et sa construction, et qui représente des prix et des méthodes complexes. Une question se pose alors, quoi faire quand les projets sont petites et les ressources et les processus limités ? Ayant pour base la recherche de l'université de Washington [39], ce mémoire automatise le processus et applique une différente technique d'apprentissage qui utilise une approche évolutionniste, où l'application d'un algorithme génétique adapté génère des requêtes SQL valides répondant aux conditions établies par les exemples d'entrée et de sortie donnés par l'utilisateur. On a obtenu comme résultat de l’approche un outil dénommé EvoSQL qui a été validé dans cette étude. Sur les 28 exercices employés par la recherche [39], 23 exercices ont été obtenus avec des résultats parfaits et 5 exercices sans succès, ce qui représente 82.1 % d'effectivité. Cette effectivité est supérieure de 10.7 % à celle établie par l'outil développé dans [32] SQLSynthesizer et 75% plus haute que l'outil suivant le plus proche Query by Output QBO [31]. La moyenne obtenue dans l'exécution de chaque exercice a été de 3 min et 11sec, ce qui est supérieur au temps établi par SQlSynthesizer, cependant dans la mesure où un algorithme génétique suppose que l'existence de phases augmente les rangs des temps, le temps obtenu est acceptable par rapport aux applications de ce type. Dans une conclusion et selon ce qui a été antérieurement exposé nous avons obtenu un outil automatique, avec une approche évolutionniste, avec de bons résultats et un processus simple pour l'utilisateur « non expert ». / At present the use of the technologies is basic for the advance of the society; these have allowed that persons without knowledge or so called "non expert" users are interested in this use, is for it that the researchers have seen the need to produce studies that allow the adjustment of the systems the existing at the problematic inside the area of the technology. A need of every user of a system is the management of the information, which can be manage by a database and specific language for these as the SQL (Structured Query Language), which forces the user to come to a specialist for the design and construction of this one, which represents costs and complex methods, but what to do when they are small investigations where the resources and processes are limited? Taking as a base the research of the university of Washington [32], this report automates the process and applies a different learning technique, for which uses an evolutionary approach, where the application of a genetic adapted algorithm generates query SQL valid that answer to the conditions established by the given examples of entry and exit given by the user. There was obtained as a result of the approach a tool named EvoSQL that was validated in the same 28 exercises used by the investigation [32], of which 23 exercises were obtained by ideal results and 5 not successful exercises, which represents 82.1 % of efficiency, superior in 10.7 % to the established one for the tool developed in [32] SQLSynthesizer and 75% higher than the following near tool Query by Output QBO [26]. The average obtained in the execution of every exercise was of 3 min and 11seg that is superior to the time established by SQlSynthesizer, Nevertheless, being a genetic algorithm where the steps existence makes that the ranges of times are extended, the obtained one is acceptable with relation to the applications of this type. In conclusion et according to previously exposed, we have obtained an automatic tool, with an evolutionary approach, with good results and a simple process for the « not expert » user.

Este trabajo tiene como objeto el cuestionamiento de la ¿adaptación¿ del ser humano a sus propias invenciones tecnológicas, concretamente en relación a la Tecnologías de Información y Comunicación (TIC). En ese sentido, la primera parte del trabajo centra sus objetivos en los aspectos historiográ¿cos de cómo, y en qué contextos, esas invenciones fueron realizadas y evolucionaron. El trabajo de investigación se desarrolla en base a una re¿exión sobre la comunicación, su lenguaje y su política, algo que consideramos esencial para la comprensión de las TIC. Siempre desde el punto de vista de la globalización, en la primera parte del trabajo re¿exionamos sobre las éticas e ideologías que dominan el concepto de lo global (por ejemplo, la Netocracia). Analizamos con especial énfasis el trabajo de Kevin Kelly, concretamente sus re¿exiones sobre la tecnología y el concepto de Technium. Posteriormente, consideramos los estudios de Pekka Himanem sobre la ética hacker y su relación con el trabajo de Max Webber. La segunda parte del trabajo de investigación se aleja de la primera, basándose en conceptos relativos al pensamiento local (no-global). Las re¿exiones parten de las experiencias del propio investigador con las TIC, en entornos y culturas excluidas de la realidad tecnológica descrita en la primera parte. Estas experiencias que implican directamente al autor de este trabajo de investigación, transcurren fundamentalmente a partir del ¿movimiento intercultural ¿ Identidades¿, un colectivo que promueve relaciones humanas entre Mozambique, Brasil, Cabo-Verde y Portugal. En ese ¿movimiento¿ emergen laboratorios interculturales donde se comparten experiencias centradas en prácticas artísticas y culturales, utilizando varias tecnologías, de las más antiguas a las ahora emergentes. Artistas, estudiantes y profesores de arte, escuelas y comunidades Reales, se implican en prácticas que van desde la cerámica a la publicación en la web. En esta implicación emergen nuevas cuestiones éticas, teóricas y instrumentales acerca de las TIC. Una de las acciones creadas con la comunidad Quilombola de Conceição de las Crioulas, en el Nordeste del Brasil, plantea la cuestión fundamental que desarrollamos en esta tesis: ¿puede una comunidad utilizar las TIC al servicio de su cultura y de la lucha por su emancipación? Más allá de la lucha por su emancipación, esta comunidad se enfrenta a otras di¿cultades en la reivindicación por su autonomía, en la construcción de su identidad y por la posesión de su territorio. De la experiencia conjuntan con las TIC entre un grupo de jóvenes de la comunidad y el ¿movimiento intercultural ¿ Identidades¿, fue creado el ¿Crioulas Vídeo¿, la primera productora audiovisual Quilombola de Brasil. Una experiencia que nos aproxima a la problemática de las TIC en las comunidades info-excluidas. De hecho, son las propias TIC, por su con¿guración actual, las que gobiernan, regulan y ¿scalizan estas y otras comunidades. El debate y la investigación sobre este tema está contratado en un pretencioso universalismo ¿globalización¿ impidiendo la participación de las comunidades excluidas. Se retoma, así, el problema de la emancipación y se abre un debate por el interés en permitir que estas comunidades, a través de un plan inclusivo, puedan tener presencia legítima dentro de un entorno plural y global. Este plan, que se inicia en la tercera y última parte de la tesis, se confrontan los puntos de vista globales y locales, donde la primera y segunda parte del estudio se oponen, desarrollando un escenario teórico crítico a las direcciones hasta el momento hegemónicas. La fórmula de nuestra era `el medio es el mensaje¿, se traduce en simulacro al colocar a los netócratas en el poder. Más que una secularización del protestantismo, el capitalismo se de¿ende como fenómeno religioso que se extiende en el Ciberfordismo a través de la Ideología Californiana y el nuevo clero netócrata. La experiencia realizada con una comunidad Real, que aún no ha sucumbio a este tipo de simulacro, permite formular la hipótesis de suspensión, re¿exión y creación de alternativas para las TIC, al servicio de la cultura de las comunidades. Es necesario un (re) enraizamiento de las TIC en la cultura. Es claro que el Código que actualmente gobierna el Simulacro impide la experiencia de una comunidad con su lugar, con su territorio así como también impide la experimentum linguae [experiencia lingüística], vital para una comunidad Real en su respectiva emancipación. Esta problemática se argumenta con un cuerpo teórico apoyado en axiomas de Benjamin y Agamben, dando como resultado análisis basados en la acción/investigación de las TIC al servicio de la cultura y de la emancipación ciudadana. / Barbedo Assis, T. (2013). Comunidad y sociedad en los márgenes del diluvio tecnológico.Impacto e interrupciones de las tecnologías de información y comunicación en las comunidades reales: cultura, lengua y emancipación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31381

Este trabajo se plantea la cuestión que millones de inversores se han planteado en algún momento: ¿cuál es la mejor opción para sus ahorros, fondos de inversión, inversión aleatoria o estrategias de análisis técnico? Para este propósito se describen en primer lugar las normas que regulan a las instituciones de inversión colectiva (IIC) en España, distinguiendo entre los diferentes tipos de fondos en cuanto a su forma legal. A continuación se repasan las teorías sobre eficiencia en los mercados financieros. Estas teorías se enlazan con los estilos de gestión; gestión pasiva para aquellos ortodoxos que defienden la eficiencia fuerte y gestión activa para los gestores que no toman la eficiencia como un dogma. Estos últimos creen en las anomalías de mercado y recurren a estrategias basadas en fundamentos contables (estimación de beneficios, ventas, etc.). Esta primera parte concluye con una evaluación del rendimiento de los fondos españoles según su estilo de inversión. Puesto que esta no es del todo favorable para las gestoras se intentan aportar motivos por los cuales los fondos siguen disfrutando de amplia aceptación. La segunda parte del trabajo describe la metodología empleada para estudiar el comportamiento de una cartera de inversión gestionada mediante estrategias de análisis técnico. Con este fin ha sido necesario desarrollar un software capaz de realizar la gestión de carteras y que se alimenta de cotizaciones históricas desde 1/2003 hasta 1/2012. Los datos se separan en dos estudios paralelos, uno para Europa y el otro para EE.UU con el objetivo de analizar diferencias y semejanzas. El programa permite el control completo sobre la cartera, gestión de liquidez, stop-loss, etc.; y nos abastece al mismo tiempo de una gran cantidad de información estadística. La particularidad del software es la capacidad de poder variar los parámetros de las estrategias mediante barrido, obteniendo así no solamente una única simulación sino una población de simulaciones referidas a una estrategia. En la tercera parte se recurre a este conjunto de simulaciones a las que denominaremos estudios y están compuestas por varios millones de operaciones de compra y venta. Estos estudios se aproximan a funciones normales que describen la esperanza de rentabilidades que tendría un inversor que decidiera participar en el mercado siguiendo alguna de las estrategias descritas. Para poder comparar el comportamiento de las estrategias técnicas se utilizan diferentes métodos aleatorios que pretenden simular una operativa al azar. Por último se confrontan los tres métodos de inversión: fondos, análisis técnico y aleatorio; comparados con los índices de referencia correspondientes. / Plá María, M. (2014). Evaluación del comportamiento de carteras con gestión automatizada comparada con los rendimientos de carteras aleatorias y fondos de inversión [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/38987

[ES] La constante necesidad de un mayor rendimiento para cumplir con la gran demanda de potencia de cómputo de las nuevas aplicaciones, (ej. sistemas de conducción autónoma), obliga a la industria a apostar por la tecnología basada en Sistemas en Chip con Procesadores Multinúcleo (MPSoCs) en sus sistemas embebidos de seguridad-crítica. Los sistemas MPSoCs generalmente incluyen una red en el chip (NoC) para interconectar los núcleos de procesamiento entre ellos, con la memoria y con el resto de recursos compartidos. Desafortunadamente, el uso de las NoCs dificulta alcanzar la predecibilidad en el tiempo, ya que pueden aparecer conflictos en muchos puntos y de forma distribuida a nivel de red. Para afrontar este problema, en esta tesis se propone un nuevo paradigma de diseño para NoCs de tiempo real donde los conflictos en la red son eliminados por diseño. Este nuevo paradigma parte del Grafo de Dependencia de Canales (CDG) para evitar los conflictos de red de forma determinista. Nuestra solución es capaz de inyectar mensajes de forma natural usando un periodo TDM igual al límite teórico óptimo sin la necesidad de usar un proceso offline exigente computacionalmente. La red se ha integrado en un sistema multinúcleo basado en tiles y adaptado a su jerarquía de memoria. Como segunda contribución principal, proponemos un nuevo planificador dinámico y distribuido capaz de alcanzar un rendimiento pico muy cercanos a las NoC basadas en un diseño wormhole sin comprometer sus garantías de tiempo real. El planificador se basa en nuestro diseño de red para explotar sus propiedades clave. Los resultados de nuestra NoC muestran que nuestro diseño garantiza la predecibilidad en el tiempo evitando interferencias en la red entre múltiples aplicaciones ejecutándose concurrentemente. La red siempre garantiza el rendimiento y también mejora el rendimiento respecto al de las redes wormhole en una red 4 x 4 en un factor de 3,7x cuando se inyecta trafico para generar interferencias. En una red 8 x 8 las diferencias son incluso mayores. Además, la red obtiene un ahorro de área total del 10,79% frente a una implementación básica de una red wormhole. El planificador propuesto alcanza una mejora de rendimiento de 6,9x y 14,4x frente la versión básica de la red DCFNoC para redes en forma de malla de 16 y 64 nodos, respectivamente. Cuando lo comparamos frente a un conmutador estándar wormhole se preserva un rendimiento de red del 95% al mismo tiempo que preserva la estricta predecibilidad en el tiempo. Este logro abre la puerta a nuevos diseños de NoCs de alto rendimiento con predecibilidad en el tiempo. Como contribución final, construimos una taxonomía de NoCs basadas en TDM con propiedades de tiempo real. Con esta taxonomía realizamos un análisis exhaustivo para estudiar y comparar desde tiempos de respuesta, a implementaciones con bajo coste, pasando por soluciones de compromiso para diseños de NoCs de tiempo real. Como resultado, obtenemos nuevos diseños de NoCs basadas en TDM. / [CA] La constant necessitat d'un major rendiment per a complir amb la gran demanda de potència de còmput de les noves aplicacions, (ex. sistemes de conducció autònoma), obliga la indústria a apostar per la tecnologia basada en Sistemes en Xip amb Processadors Multinucli (MPSoCs) en els seus sistemes embeguts de seguretat-crítica. Els sistemes MPSoCs generalment inclouen una xarxa en el xip (NoC) per a interconnectar els nuclis de processament entre ells, amb la memòria i amb la resta de recursos compartits. Desafortunadament, l'ús de les NoCs dificulta aconseguir la predictibilitat en el temps, ja que poden aparéixer conflictes en molts punts i de forma distribuïda a nivell de xarxa. Per a afrontar aquest problema, en aquesta tesi es proposa un nou paradigma de disseny per a NoCs de temps real on els conflictes en la xarxa són eliminats per disseny. Aquest nou paradigma parteix del Graf de Dependència de Canals (CDG) per a evitar els conflictes de xarxa de manera determinista. La nostra solució és capaç d'injectar missatges de mra natural fent ús d'un període TDM igual al límit teòric òptim sense la necessitat de fer ús d'un procés offline exigent computacionalment. La xarxa s'ha integrat en un sistema multinucli basat en tiles i adaptat a la seua jerarquia de memòria. Com a segona contribució principal, proposem un nou planificador dinàmic i distribuït capaç d'aconseguir un rendiment pic molt pròxims a les NoC basades en un disseny wormhole sense comprometre les seues garanties de temps real. El planificador es basa en el nostre disseny de xarxa per a explotar les seues propietats clau. Els resultats de la nostra NoC mostren que el nostre disseny garanteix la predictibilitat en el temps evitant interferències en la xarxa entre múltiples aplicacions executant-se concurrentment. La xarxa sempre garanteix el rendiment i també millora el rendiment respecte al de les xarxes wormhole en una xarxa 4 x 4 en un factor de 3,7x quan s'injecta trafic per a generar interferències. En una xarxa 8 x 8 les diferències són fins i tot majors. A més, la xarxa obté un estalvi d'àrea total del 10,79% front una implementació bàsica d'una xarxa wormhole. El planificador proposat aconsegueix una millora de rendiment de 6,9x i 14,4x front la versió bàsica de la xarxa DCFNoC per a xarxes en forma de malla de 16 i 64 nodes, respectivament. Quan ho comparem amb un commutador estàndard wormhole es preserva un rendiment de xarxa del 95% al mateix temps que preserva la estricta predictibilitat en el temps. Aquest assoliment obri la porta a nous dissenys de NoCs d'alt rendiment amb predictibilitat en el temps. Com a contribució final, construïm una taxonomia de NoCs basades en TDM amb propietats de temps real. Amb aquesta taxonomia realitzem una anàlisi exhaustiu per a estudiar i comparar des de temps de resposta, a implementacions amb baix cost, passant per solucions de compromís per a dissenys de NoCs de temps real. Com a resultat, obtenim nous dissenys de NoCs basades en TDM. / [EN] The ever need for higher performance to cope with the high computational power demands of new applications (e.g autonomous driving systems), forces industry to support technology based on multi-processors system on chip (MPSoCs) in their safety-critical embedded systems. MPSoCs usually include a network-on-chip (NoC) to interconnect the cores between them and, with memory and the rest of shared resources. Unfortunately, the inclusion of NoCs difficults achieving time predictability as network-level conflicts may occur in many points in a distributed manner. To overcome this problem, this thesis proposes a new time-predictable NoC design paradigm where conflicts within the network are eliminated by design. This new paradigm builds on top of the Channel Dependency Graph (CDG) in order to deterministically avoid network conflicts. Our solution is able to naturally inject messages using a TDM period equal to the optimal theoretical bound without the need of using a computationally demanding offline process. The network is integrated in a tile-based manycore system and adapted to its memory hierarchy. As a second main contribution, we propose a novel distributed dynamic scheduler that is able to achieve peak performance close to a wormhole-based NoC design without compromising its real-time guarantees. The scheduler builds on top of our NoC design to exploit its key properties. The results of our NoC show that our design guarantees time predictability avoiding network interference among multiple running applications. The network always guarantees performance and also improves wormhole performance in a 4 x 4 setting by a factor of 3.7x when interference traffic is injected. For a 8 x 8 network differences are even larger. In addition, the network obtains a total area saving of 10.79% over a standard wormhole implementation. The proposed scheduler achieves an overall throughput improvement of 6.9x and 14.4x over a baseline conflict-free NoC for 16 and 64-node meshes, respectively. When compared against a standard wormhole router 95% of its network throughput is preserved while strict timing predictability is kept. This achievement opens the door to new high performance time predictable NoC designs. As a final contribution, we build a taxonomy of TDM-based NoCs with real-time properties. With this taxonomy we perform a comprehensive analysis to study and compare from response time specific, to low resource implementation cost, through trade-off solutions for real-time NoCs designs. As a result, we derive new TDM-based NoC designs. / Picornell Sanjuan, T. (2021). Conflict-Free Networks on Chip for Real Time Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/177347

[EN] In this Thesis, we analyze an industry type that has two basic features: Its products are distributed in a geographic level and it reuses material after that is consumed to made new products. Because of these features, it represents a logistics challenge. This kind of supply chains is characterized also by having various stages that permit to carry the products from facility plants to the final customer. First, it is analyzed the supply chain structure, from production, in facility plants to the final customer by retailers, downstream; and from the customer, when returnable materials are liberated, classification and transport upstream to facility plants , where are prepared and used many times, until the end of their usable life. The attention focus is the integration of two fundamental functions of the supply chain management, in this case, production planning and distribution planning including the collection of reusable materials. It is precise to plan the production to satisfy retailers demand and to the procurement of returnable materials which after being consumed return to the process. It is made a bibliographical review about production planning, reverse logistics and vehicle routing and, it is built mathematical programming models to make decisions in production planning (in facility plants), inventories planning (in all the supply chain), and the deliveries that should be done in both senses in their respective routes. As a result of this research, there are three models of Mixed Integer Linear Programming: -Production planning model: Mathematical model which represents all the facilities in each one of the levels of the supply chain and their geographical localization. It lets to determine production and stock levels and delivery quantities in order to satisfy the demands in a planning horizon of several periods. This model has capacity constraints for both production and storage, constraints of demand, compatibility between products and facilities because not all the products can be in all facilities, and constraints of direct deliveries among determinate nodes in the supply chain (particularly between plants and retailers), especially. -Vehicle routing model: mathematical model that represents products distribution from different source nodes to destine nodes, it use a heterogeneous fleet, in a time period. One of the model assumptions is that a node acts as product emitting or recipient (facility plants or retailers). However, an intermediate node can take one of these roles depending if is the origin or destine of goods. This model has fleet use constraints, volume, and mass capacity vehicle constraints, fluxes in the supply chain. A vehicle can visit several destine nodes after leave from a source node, and a node can be visited by one or more vehicles (because of compatibility conditions between products and nodes or by economical aspects) and there are soft and strong time windows. -Integrated logistics and production management model: It is a model that join the two previous models, because of it, it is possible to plan production, inventories, and vehicle routing for a horizon time of several periods. Three proposed models have the objective of minimizing the total cost and are evaluated with testing instances. The Models were built using Gurobi 6.5.1 optimization model and Python2.7 pro- gramming language. Moreover, it was built a constructive heuristics and a genetic algorithm using Python programming language and Pyevolve software, as an alternative to solving routing vehicles, to reduce execution time. / [ES] En esta tesis se analiza un tipo de industria en el que: sus productos son distribuidos ampliamente a nivel geográfico y emplean elementos que una vez usados regresan al proceso de fabricación para hacer parte de nuevos productos. Este tipo de cadena se caracteriza por la presencia de varios eslabones que permiten acercar el producto al consumidor final. Se hace un análisis de la estructura de la cadena de suministros, desde la producción, en las plantas hasta su llegada al cliente final por intermedio de los detallistas, en el sentido "aguas abajo", y desde el consumo del producto y la consecuente liberación de los materiales reutilizables que deben conducirse "aguas arriba" hasta las plantas de producción, donde son preparados y utilizados una y otra vez hasta el final de su vida útil. El foco de atención consiste en la integración de dos funciones fundamentales de la cadena de suministros: la planeación de la producción y la distribución del producto con la consecuente recolección de los materiales de retorno. Se precisa realizar la planeación de la producción de manera que dé satisfacción a la demanda que tiene lugar en los detallistas, y que se abastezca de los materiales de retorno que una vez consumido el producto se reincorporan al proceso. Se hace una revisión bibliográfica sobre planeación de la producción, logística inversa y ruteo de vehículos y; se construyen modelos de programación matemática que soportan la toma de decisiones en la planeación de la producción, de los inventarios (en toda la cadena de suministros), y de los envíos que deben realizarse en uno y otro sentido en las correspondientes rutas. Como resultado de la investigación se presentan tres modelos de programación lineal entera mixta (MILP), así: -Modelo de planeación de la producción: representa la cadena de suministros a partir de las instalaciones de cada uno de los niveles y su ubicación geográfica, y determina los volúmenes a producir, a almacenar y las cantidades que se deben enviar desde cada nodo de la cadena de suministros a los demás, de modo que se satisfaga la demanda en un horizonte de planeación compuesto por varios periodos. Este modelo presenta restricciones de capacidad tanto de producción como de almacenamiento, de demanda, de compatibilidad de productos con las instalaciones, y de envíos directos entre determinados nodos de la cadena de suministros. -Modelo de ruteo de vehículos: representa la forma en que se deben distribuir los productos desde los diferentes nodos fuente a los diferentes nodos destino, haciendo uso de una flota heterogénea de vehículos, en un periodo de tiempo. El modelo se hace bajo el supuesto de que los nodos son o emisores o receptores del producto, un nodo intermedio asume uno de estos roles según si es origen o destino de las mercancías. Presenta restricciones asociadas al uso de la flota, a su capacidad tanto en masa como en volumen, los flujos a lo largo de la cadena bajo la premisa de que un vehículo parte de un nodo fuente y puede visitar varios nodos destino antes de regresar, y de que un nodo puede ser visitado por varios vehículos (por condiciones de compatibilidad entre nodos y productos o porque resulta más económico), ante la presencia de ventanas de tiempo tanto rígidas como suaves. -Modelo integrado de gestión de producción y logística: reúne los dos modelos anteriores, es decir, permite la planeación de la producción, la gestión de los inventarios y el ruteo de vehículos para un horizonte de planeación determinado. Los tres modelos se proponen con el objetivo de minimizar los costes totales y son evaluados con instancias de prueba. Los modelos fueron implementados haciendo uso del software de optimización Gurobi y del lenguaje de programación Python. Además, se implementó una heurística constructiva y un algortimo genético utilizando Python y el software Pyevolve, como alternativa a la solución del VRP, para reducir el tiem / [CA] Aquesta tesi s'analitza un tipus d'indústria que: els seus productes són distribuïts àmpliament a nivell geogràfic i fan ús d'elements que una vegada usats tornen al procés de fabricació per a fer part dels nous productes. Aquest tipus de cadenes es caracteritza per la presència de diversos eslavons que permeten acostar el producte des de les plantes de producció fins a arribar al consumidor final. Es fa una anàlisi de l'estructura de la cadena de subministraments, des de la producció, en les plantes fins a la seua arribada al client final per mitjà dels detallistes, en el sentit "aigües a baix", i des del consum del producte i el conseqüent alliberament dels materials reutilitzables que han de conduir-se "aigües a dalt" fins a les plantes de producció, on són preparats i utilitzats una vegada i una altra, fins al final de la seua vida útil. El focus d'atenció consisteix en la integració de dues funcions fonamentals de la cadena de subministraments: la planificació de la producció i la distribució del producte amb la conseqüent recol·lecció dels materials de tornada. Sobre aquest tema, es precisa realitzar la planificació de la producció de manera que done satisfacció a la demanda que té lloc en els detallistes, i que es proveïsca dels materials de tornada que, una vegada consumit el producte, es reincorporen al procés. Es fa una revisió bibliogràfica del relacionat amb planificació de la producció, logística inversa i enrutament de vehicles i es construeixen models de programació matemàtica que suporten la presa de decisions en la planificació de la producció, dels inventaris (tota la cadena de subministraments), i dels enviaments que han de realitzar-se en un i un altre sentit en les corresponents rutes. Com a resultat de la recerca es presenten tres models de Programació Lineal Sencera Mixta (MILP), així: -Model de planificació de la producció: representa la cadena de subministraments a partir de les instal·lacions de cadascun dels nivells i la seua ubicació geogràfica, i es determinen els volums a produir, a emmagatzemar i les quantitats que s'han d'enviar des de cada node de la cadena de subministraments als altres, de manera que se satisfaça la demanda en un horitzó de planificació compost per diversos períodes. Aquest model presenta restriccions de capacitat tant de producció com d'emmagatzematge, de demanda, de compatibilitat de productes amb les instal·lacions, i d'enviaments directes entre determinats nodes de la cadena de subministraments, entre altres aspectes. -Model de enrutament de vehicles: representa la forma en què s'han de distribuir els productes des dels diferents nodes font als diferents nodes destine, fent ús d'una flota heterogènia de vehicles, en un període de temps. Els nodes són o emissors o receptors del producte, encara que en la seua utilització un node intermedi pot assumir un d'aquests rols segons si és origen o destinació de les mercaderies. Per a aquest model es tenen en compte les restriccions associades a l'ús de la flota, a la seua capacitat tant en massa com en volum, els fluxos al llarg de la cadena sota la premissa que un vehicle parteix d'un node font i pot visitar diversos nodes destine abans de tornar, i que un node pot ser visitat per diversos vehicles, davant la presència de finestres de temps tant rígides com suaus. -Model integrat de gestió de producció i logística: reuneix els dos models anteriors, és a dir, permet la planificació de la producció, la gestió dels inventaris i el enrutament de vehicles per a un horitzó de planificació determinat. Els tres models es proposen amb l'objectiu de minimitzar els costos totals i són avaluats amb instàncies de prova, apropiades. Els models van ser implementats fent ús del programari d'optimització Gurobi i del llenguatge de programació Python. A més, es va implementar una heurística constructiva i un algortime genètic utilitzant Python i el programari Pye / Parra Peña, J. (2016). Modelizado para la planeación de la producción y la logística directa e inversa de una cadena de suministro cuyo abastecimiento depende parcialmente de los materiales de retorno [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/73726

[ES] Esta tesis doctoral se enfoca en la creación y validación de sistemas optoelectrónicos para aplicaciones biomédicas, en concreto para la terapia fototérmica contra el cáncer de piel y la optogenética para la regeneración de tejido nervioso. En su transcurso, se ha desarrollado un conjunto de herramientas y dispositivos que abarcan desde la experimentación sobre cultivos celulares hasta modelos computacionales que simulan el tratamiento. Para la terapia fototérmica, se ha diseñado y construido un equipo de experimentación in vitro validado sobre cultivos celulares. Este dispositivo, equipado con funcionalidades para controlar la potencia del láser, gestionar los tiempos de irradiación, realizar un posicionamiento automático de varias muestras bajo el haz, y monitorizar la evolución de la temperatura, se presenta como una herramienta altamente beneficiosa para la investigación en esta área. Después, se exploró la simulación mediante el Método de Elementos Finitos para analizar el comportamiento de las nanopartículas y sus suspensiones en agua, arrojando luz sobre sus potenciales aplicaciones en terapias fototérmicas y campos relacionados. Gracias al aprendizaje obtenido en los primeros pasos de este estudio, se logró el desarrollo de dos nuevos equipos que habilitan la realización de experimentos in vivo. Además, se ha implementado un modelo computacional diseñado para investigar el impacto de la terapia fototérmica en tejido biológico. Por último, se desarrolló un dispositivo optoelectrónico de reducidas dimensiones y alta potencia para la estimulación optogenética de neuronas modificadas genéticamente, con el objetivo de observar el transitorio de la estimulación y así entender en mayor medida las posibilidades que ofrece la optogenética en el campo de la regeneración de tejidos. / [CA] Aquesta tesi doctoral es centra en la creació i validació de sistemes optoelectrònics per a aplicacions biomèdiques, específicament per a la teràpia fototèrmica contra el càncer de pell i l'optogenètica per a la regeneració del teixit nerviós. Durant el seu desenvolupament, s'han dut a terme un conjunt d'eines i dispositius, des de l'experimentació en cultius cel·lulars fins a models computacionals que simulen el tractament. Per a la teràpia fototèrmica, s'ha dissenyat i construït un dispositiu de experimentació in vitro validat en cultius cel·lulars. Aquest dispositiu, equipat amb funcionalitats per controlar la potència del làser, gestionar els temps d'irradiació, realitzar un posicionament automàtic de diverses mostres sota el feix i monitoritzar l'evolució de la temperatura, es presenta com una eina altament beneficiosa per a la recerca en aquest àmbit. A continuació, s'ha explorat la simulació mitjançant el Mètode d'Elements Finits per analitzar el comportament de les nanopartícules i les seves suspensions en aigua, aportant llum a les seves possibles aplicacions en teràpies fototèrmiques i camps relacionats. Gràcies al coneixement adquirit en les primeres etapes d'aquest estudi, s'ha aconseguit el desenvolupament de dos nous dispositius que possibiliten realitzar experiments in vivo. A més, s'ha implementat un model computacional dissenyat per investigar l'impacte de la teràpia fototèrmica en teixit biològic. Finalment, s'ha desenvolupat un dispositiu optoelectrònic de reduïdes dimensions i alta potència per a l'estimulació optogenètica de neurones modificades genèticament, amb l'objectiu d'observar la estimulació transitoria i comprendre millor les possibilitats que ofereix l'optogenètica en el camp de la regeneració de teixits. / [EN] This doctoral thesis focuses on the creation and validation of optoelectronic systems for biomedical applications, specifically for photothermal therapy against skin cancer and optogenetics for nerve tissue regeneration. During its course, a set of tools and devices has been developed, ranging from experimentation on cell cultures to computational models simulating the treatment. For photothermal therapy, an in vitro device has been designed and constructed for experimentation in cell cultures. This device, equipped with functionalities to control laser power, manage irradiation times, perform automatic positioning of multiple samples under the beam, and monitor temperature evolution, emerges as a highly beneficial tool for research in this area. Next, simulation using the Finite Element Method was explored to analyze the behavior of nanoparticles and their suspensions in water, shedding light on their potential applications in photothermal therapies and related fields. Thanks to the knowledge gained in the early stages of this study, the development of two new devices enabling in vivo experiments was achieved. Furthermore, a computational model designed to investigate the impact of photothermal therapy on biological tissue has been implemented. Finally, a compact, high-power optoelectronic device was developed for the optogenetic stimulation of genetically modified neurons, with the aim of observing the stimulation transient and gaining a better understanding of the possibilities that optogenetics offers in the field of tissue regeneration. / El material y las instalaciones utilizados en el desarrollo de este trabajo fueron financiados por las ayudas PID2021-126304OB-C44 y PID2021-124359OB-I00 de MCIN/AEI/10.13039/5011000110-33, el programa H2020 FetOpen con el proyecto número 964562, la ayuda de la Conselleria de Educación, Investigación, Cultura y Deporte de la Generalitat Valenciana CIPROM/2021/007 y el proyecto PROMETEO 2018/024, la Fundación Social Europea ACIF/2019/120, y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades con las becas doctorales FPU17/03239 y FPU17/03800. El trabajo ha recibido también financiación de la Agencia Estatal de Investigación con los proyectos números RTI2018-100910-B-C41, RTI2018-100910-B-C43-AR y PID2021-126304OB-C41, el Instituto de Salud Carlos III - CIBER-BBN: Safe N Medtech and Smart-4-Fabry Projects (asociado a los programas europeos del marco H2020 (H2020/2014-2020) con la ayuda número 814607) y el Ministerio de Ciencia e Innovación con las beca predoctorales FPU17/03800 y FPU17/03239 / Terrés Haro, JM. (2023). Sistemas optoelectrónicos para terapias fototérmicas dirigidas al cáncer de piel y optogenética en la regeneración de tejido nervioso [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202285