Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial (DEMGI)
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- 3D Map and DGPS Validation for a Vineyard Autonomous Navigation SystemPublication . Contente, Olga; Aranha, José; Martinho, José; Morgado, José Francisco; Reis, Manuel; Fereira, Paulo; Morais, Raul; Lau, NunoAn autonomous DGPS navigation system must use an accurate threedimensional (3D) digital map. However, it is crucial to validate it using data collected in the field. One possible way to validate the map is to employ a vehicle driven by an expert to ensure that the trajectory is plotted within the boundaries of navigation paths. It is essential to take this care, especially when the terrain is very highly uneven and small differences in position may correspond to large vertical deviations. A small navigation error can result in a serious fall, which may damage or even destroy the vehicle. In the Douro Demarcated Region, in northern Portugal, the vineyard is planted on narrow terraces built on steep hills along the winding Douro River. This paper presents the results of a dynamic trajectory survey obtained from a real navigation procedure, carried out by an expert driving an instrumented tractor during the spraying of the vineyard. The results were obtained using a DGPS (accuracy = 2 cm) and compared to an existing Digital Elevation Model (DEM) of the vineyard already created by the authors’ work group, with an average accuracy of 10 cm. The results are shown in a C# developed interface with OpenGL facilities, which enable the viewing of the 3D vineyard details. The results confirm the validation of the methodology previously adopted for map extraction and respective equipment selection. The trajectory of the tractor, including some maneuvers, is drawn within the inner and outer edges of each terrace or path that exists in the vineyard. The interface can also be used as an important tool in path planning to automatically extract the topology of the vineyard and to select the best path to carry out some vineyard tasks.
- Adaptive and Scalable Database Management with Machine Learning Integration: A PostgreSQL Case StudyPublication . Abbasi, Maryam; Bernardo, Marco V.; Vaz, Paulo; Silva, José; Martins, Pedro; ANTUNES VAZ, PAULO JOAQUIM; Silva, JoséThe increasing complexity of managing modern database systems, particularly in terms of optimizing query performance for large datasets, presents significant challenges that traditional methods often fail to address. This paper proposes a comprehensive framework for integrating advanced machine learning (ML) models within the architecture of a database management system (DBMS), with a specific focus on PostgreSQL. Our approach leverages a combination of supervised and unsupervised learning techniques to predict query execution times, optimize performance, and dynamically manage workloads. Unlike existing solutions that address specific optimization tasks in isolation, our framework provides a unified platform that supports real-time model inference and automatic database configuration adjustments based on workload patterns. A key contribution of our work is the integration of ML capabilities directly into the DBMS engine, enabling seamless interaction between the ML models and the query optimization process. This integration allows for the automatic retraining of models and dynamic workload management, resulting in substantial improvements in both query response times and overall system throughput. Our evaluations using the Transaction Processing Performance Council Decision Support (TPC-DS) benchmark dataset at scale factors of 100 GB, 1 TB, and 10 TB demonstrate a reduction of up to 42% in query execution times and a 74% improvement in throughput compared with traditional approaches. Additionally, we address challenges such as potential conflicts in tuning recommendations and the performance overhead associated with ML integration, providing insights for future research directions. This study is motivated by the need for autonomous tuning mechanisms to manage large-scale, hetero geneous workloads while answering key research questions, such as the following: (1) How can machine learning models be integrated into a DBMS to improve query optimization and workload management? (2) What performance improvements can be achieved through dynamic configuration tuning based on real-time workload patterns? Our results suggest that the proposed framework significantly reduces the need for manual database administration while effectively adapting to evolving workloads, offering a robust solution for modern large-scale data environments.
- Análise comparativa do Lean e Análise de Valor - aplicação prática da metodologia de Análise na indústria da cortiçaPublication . Barroso, Carolina da Silva; Gaspar, Daniel Augusto Estácio Marques Mendes; Lopes, Maria Odete MonteiroO mercado crescente da indústria da cortiça evolui com produtos inovadores que respondem às necessidades dos clientes, e por sua vez, as organizações esforçam-se para oferecer as melhores soluções com uma maior rentabilidade. O objetivo principal do trabalho foi a implementação da metodologia de Análise de Valor a um produto específico na empresa Amorim Cork Flooring, concretamente no desenvolvimento de pavimentos de cortiça com um novo acabamento final mais sustentável, criando mais valor para o produto, reduzindo custos, tempos e desperdícios. Desta maneira optou-se por aplicar esta análise ao Hydrocork pela necessidade de o alterar, a fim de permitir a inclusão de materiais ambientalmente sustentáveis e a remoção do PVC da sua composição. Com a Análise de Valor, procura-se aprimorar as características do produto, tornando-o mais eficiente, durável, seguro e com melhor desempenho. Simultaneamente, as modificações propostas direcionam o produto para uma abordagem mais sustentável, alinhando-o com a procura do mercado e as preocupações ambientais atuais. A implementação dos princípios Lean pode estabelecer uma base sólida para a aplicação da Análise de Valor, uma vez que a redução de desperdícios desempenha um papel fundamental na maximização do valor. Adicionalmente, a Análise de Valor pode aprofundar ainda mais a análise dos processos Lean, identificando áreas específicas de melhoria que, de outra forma, poderiam passar despercebidas. A aplicação prática da metodologia de Análise de Valor na Amorim Cork Flooring foi bem sucedida resultando em melhorias na qualidade, eficiência e custos do produto em estudo. A equipa envolvida demonstrou um entendimento profundo das necessidades dos clientes e uma abordagem mais crítica na avaliação das características de valor. A metodologia de Análise de Valor demonstrou o seu potencial na melhoria dos produtos, alinhados com as necessidades do mercado e da empresa e orientados para a maximização do valor.
- Análise da Caracterização Territorial, Geográfica, Demográfica e Socioeconómica da Região Dão LafõesPublication . Guimarães, André; Manuel Nogueira Reis, Pedro; Charrua-Santos, FernandoPretende-se com o presente documento caracterizar territorialmente, geograficamente, demograficamente e socioeconomicamente a Região Dão Lafões. A análise efetuada possibilitou a caracterização territorial da região, identificando-se os diversos municípios que a integram, assim como a sua área territorial. Também foi efetuado um estudo geográfico, com a indicação da localização geográfica da região e dos seus municípios. Geograficamente, foi possível observar a evolução da população e a densidade populacional ao longo dos últimos anos. Na análise socioeconómica foi efetuada uma revisão de diversos indicadores relevantes, tais como: o Poder de Compra per capita, o Valor Acrescentado Bruto, o Produto Interno Bruto, o Produto Interno Bruto per capita, a Produtividade do Trabalho e o Emprego, tanto para Região Dão Lafões como da Região Centro e de Portugal. Foi também estudado o tecido empresarial e económico da Região Dão Lafões e da Região Centro, comparativamente a Portugal. Após este estudo, foi possível identificar alguns problemas e fragilidades da Região Dão Lafões, obtendo-se um guião de prioridades. Constatou-se que esta região do interior, apresenta um tecido empresarial dinâmico, moderno e inovador com valências para acompanhar a evolução das regiões vizinhas. Contudo, esta deve ser revitalizada para aumentar a sua competitividade empresarial, sendo assim capaz de acompanhar e se integrar nos desafios da Indústria 4.0.
- Análise da competitividade e da gestão de operações nos serviços - Estudo de casoPublication . Lopes, Rúben Francisco Oliveira; Almeida, António José Teixeira deO setor dos serviços, ou setor terciário, é aquele que em Portugal, à imagem do que se passa em grande parte de todos os países desenvolvidos, maior expressão e influência possui ao nível do tecido empresarial e consequentemente em termos económico-financeiros dos mesmos. A intangibilidade do próprio conceito e o facto de cada pessoa possuir uma ideia muito própria do que é um serviço com qualidade, faz com que todas as empresas deste setor devam possuir uma preocupação constante relativamente à melhor maneira de prestar um serviço de qualidade, eficiente e eficaz em termos operacionais, para com isso manter o seu nível de competitividade num grau elevado e assim subsistir no seio de uma conjuntura cada vez mais concorrencial e onde apenas os mais fortes sobrevivem. O objetivo desta dissertação passa por analisar de que maneira as empresas que se dediquem à prestação de serviços, podem aumentar a sua competitividade e eficiência operacional, através da aplicação de ferramentas e conceitos estratégicos, tipicamente utilizados em cenários de produção. A ideia passa por resumir e compreender o pensamento estratégico que deverá estar subjacente à criação ou reformulação de um modelo de negócio de empresas do setor terciário, de modo a que conclusões resultantes de análises às envolventes exteriores e interior das empresas, possam estar o mais possível compatibilizadas e alinhadas com a estratégia operativa. O trabalho apresentado, encontra-se dividido em três secções essenciais, começando com uma revisão bibliográfica onde serão abordados alguns dos principais conceitos de análise e gestão relacionados com a análise estrutural, qualidade e processos operacionais que servirão de base para o resto do trabalho. De seguida será apresentada uma análise do setor de atividade económica dedicada aos serviços de reparação e manutenção de veículos automóveis, onde se irá analisar o estado em que o setor automóvel em Portugal e o setor que se dedica à sua reparação e manutenção se encontram. Para terminar, será apresentado o estudo de caso de uma empresa dedicada a serviços de reparação e manutenção automóvel, na qual serão aplicadas a grande maioria das ferramentas e conceitos abordados na primeira parte, bem como a aplicação do modelo das 5 forças de Porter )1979(, no qual será incluída uma sexta força, tendo em vista a obtenção de um valor de atratividade global no panorama das oficinas multimarca independentes da região onde a empresa em estudo se insere. Além disto será também efetuada uma comparação com a média do setor apresentada na secção intermédia, para posteriormente ser elaborada uma estratégia e sugeridas algumas vias de desenvolvimento. Concluiu-se que a atratividade do setor de negócio dedicado à reparação e manutenção automóvel é relativamente neutra e que a empresa se encontra acima da média do setor, a nível nacional, através da análise dos mais variados indicadores produtivos, económico-financeiros e competitivos.
- Análise e Criação de Valor em Ambiente IndustrialPublication . Simões, Patrícia Geraldo; Paiva, Luís Manuel Gonçalves; Gaspar, Daniel Augusto Estácio Marques MendesNum mundo globalizado, o mercado procura soluções inovadoras que respondam às suas necessidades e, por sua vez, as organizações dedicam os seus esforços no sentido de garantir as melhores soluções que acrescentem valor e assegurem elevados níveis de rentabilidade. A presente tese de mestrado teve como objetivo um estudo e avaliação das potencialidades da norma de Gestão do Valor, que proporcionou a seleção e a aplicação, num caso real, de uma das suas abordagens, neste caso, a metodologia de Engenharia do Valor. A realização do trabalho permitiu avaliar a implementação da metodologia, seguindo as diretrizes da norma de Gestão do Valor e o desenvolvimento de um esquema e roteiros próprio das fases da Análise do Valor (AV) / Engenharia do Valor (EV) para futuras aplicações. Foi fundamental a dinamização de uma equipa de trabalho na organização em estudo, com vista ao desenvolvimento do processo criativo da conceção e desenvolvimento de um produto e da aplicação das metodologias da Análise e Criação de Valor, quando enquadrados no âmbito em ambiente industrial. O resultado da aplicação prática da metodologia de Engenharia do Valor, no desenvolvimento de um produto, permitiu a sua conceção, com base na relação entre o desempenho das funções e os custos e recursos necessários à sua realização, ou seja, o seu Valor.
- Aplicação da metodologia DMAIC numa empresa produtora de componentes em borrachaPublication . Almeida, Ricardo Jorge Sá; Vaz, Paulo Joaquim AntunesAo longo das últimas décadas assistimos ao grande desenvolvimento da indústria, desta forma as empresas conseguem que o produto final tenha mais qualidade e um custo cada vez mais reduzido. As metodologias lean foram implementadas no núcleo industrial e empresarial de forma crescente dando-se a rutura com o tipo de produção que era praticada na época, esta era baseada em grandes volumes e pouco flexível. Os responsáveis e engenheiros da Toyota começaram a desenvolver procedimentos e ferramentas que permitissem obter uma produção lean, “magra”, com zero desperdícios e altamente flexível. Nos últimos anos um novo paradigma ganhou forma, tendo como principais objetivos a interação entre equipamentos, a recolha e análise de dados em tempo real e em qualquer lugar do planeta, marcou o início da quarta revolução industrial, esta nova metodologia foi designada pelo governo alemão de indústria 4.0. Nesta dissertação o principal objetivo foi a reorganização do layout do departamento de manutenção, assim como, a melhoria do processo de gestão das spare parts e a criação de fluxos para a reparação de equipamentos e ferramentas. Para que tal fosse possível foi utilizada a ferramenta DMAIC, esta subdivide o processo de resolução de problemas em cinco etapas, tais como: Definir, Medir, Analisar, Melhorar, Controlar. Esta ferramenta é simples de aplicar e de fácil compreensão. Em suma, com a aplicação desta ferramenta foi possível uma redução do número de deslocações e da distância percorrida, deste modo o tempo necessário para a sua realização também diminuiu. As spare parts estão mais organizadas, cada bancada de trabalho possui as peças de substituição de maior consumo. Para comprovar todas as melhorias apresentadas anteriormente verificou-se que houve um aumento da pontuação obtida nas auditorias mensais 5’S.
- Aplicação da realidade mista na aprendizagem em unidades industriais - learning factoryPublication . Nogueira, Pedro Alexandre Loureiro; Silva, José Luís Henriques da; Vaz, Paulo Joaquim AntunesO aparecimento da Indústria 4.0 veio apresentar novos sistemas inteligentes, com capacidade de comunicar, que estão diretamente ligados ao crescimento dentro das empresas. Ao longo da história, a indústria já passou por diferentes revoluções, desde a 1ª Revolução até a atual 4ª Revolução. Com o avanço da tecnologia, tem sido implementada uma abordagem denominada Learning Factory (LF), que relaciona os conceitos de “aprendizagem” e “fábrica” e que surge para revolucionar os processos de aprendizagem nas várias áreas da indústria. O aumento da complexidade de processos dentro das empresas levou ao aparecimento de algumas limitações nas capacidades e competências dos colaboradores, reduzindo assim o seu potencial de trabalho. A transmissão de conhecimento deixou de ser um processo de aprendizagem tradicional para ser uma aprendizagem assistida por tecnologia como E-learning, videoconferência ou aulas virtuais. Ferramentas como Realidade Virtual, Realidade Aumentada ou Realidade Mista são tecnologias largamente desenvolvidas que podem funcionar como ferramentas de apoio nos novos processos de aprendizagem. O objetivo deste trabalho foi o de testar a utilização da Realidade Mista como ferramenta de apoio num setor de uma linha de montagem. Foi desenvolvido, em bancada didática, o processo de montagem de um cilindro pneumático de modelo C95SDB32-25 com recurso aos óculos de realidade mista da Microsoft HoloLens 2. Posteriormente, com a recolha dos dados armazenados pelos smart glasses foi possível desenvolver um relatório com os tempos produtivos e analisar os dados de forma a implementar alterações ao processo de montagem para a obtenção de uma melhoria de resultados. Por último, foi desenvolvida uma aplicação de gestão de stock, para que o operador possa consultar o stock que tem disponível e dar entrada ou saída de peças produzidas.
- Aplicação de Ferramentas Lean numa linha de montagem de componentes de automóvelPublication . Silva, Beatriz Alexandra de Almeida; Gaspar, Daniel Augusto Estácio Marques MendesEste relatório descreve o trabalho desenvolvido durante o estágio realizado na Brose, uma empresa de componentes do ramo automóvel, situada em Tondela. E teve como objetivo principal, a aplicação de duas ferramentas Lean, sendo estas, o SMED e o FMEA. A aplicação destas ferramentas permite a otimização da produção, através da diminuição de tempos de setup, bem como, através de medidas preventivas, prever e reduzir as falhas existentes nas linhas de montagem. A implementação do SMED, possibilitou uma melhoria em várias linhas de produção na empresa, tendo em conta que a proposta escolhida, podia ser transversal a quase todos os processos da fábrica. Do trabalho feito, conseguiu-se uma melhoria do tempos de ciclo de produto acabado, com um ganho médio de 17%, o que é uma melhoria que resulta em média o ganho de 10 peças por turno. Outro objetivo importante era a manutenção e atualização dos FMEA’s. Para este trabalho, reuniu-se uma equipa multidisciplinar para a avaliação do risco e definição dos planos de ação. Após a obtenção da informação atualizada, era feita uma auditoria pela qualidade para verificação de alguma lacuna ou estivesse algum processo em falta e, por fim, era feita uma reunião onde era desenvolvido o plano de ações para mitigar ou reduzir as falhas. A metodologia Lean, está cada vez mais presente nos dias de hoje, e todas as empresas e das mais variadas áreas, têm o objetivo de melhorar continuamente, sendo esta a definição mais básica da filosofia Lean. - a melhoria contínua dos processos, em conjunto com um balanceamento de custos.
- A aplicação de ferramentas Lean numa unidade robotizada de produção de postes metálicosPublication . Costa, Tiago José Marques; Gaspar, Daniel Augusto Estácio Marques Mendes; Lopes, Maria Odete MonteiroO grau de eficácia da implementação da Manutenção Total Produtiva (TPM) numa empresa, pode ser avaliado recorrendo ao cálculo do indicador da Eficiência Global dos Equipamentos (Overall Equipment Effectiveness ou OEE). A aplicação do TPM incide e melhora nas três grandezas (desempenho, disponibilidade e qualidade) relativas ao cálculo do OEE, que permitem ser usadas como referência para possíveis melhorias futuras. Este projeto de estágio surgiu no âmbito da dissertação do Mestrado em Engenharia Mecânica e Gestão Industrial. O projeto foi desenvolvido em ambiente industrial na empresa Carmo Wood, mais concretamente na secção de produção de postes metálicos. O principal objetivo do trabalho foi a melhoria da gestão da manutenção com a implementação de uma parte da metodologia do TPM e das suas ferramentas. Como objetivos específicos, o trabalho pretendia identificar a aplicar as ferramentas do TPM mais adequadas, para que no futuro seja possível assegurar uma melhoria contínua do processo e consequentemente aumento da produtividade. As principais áreas de foco foram a organização do espaço de trabalho, a organização da documentação, a elaboração dos planos autónomos de manutenção, formação dos colaboradores e a aplicação de melhorias no âmbito da manutenção e produção. O cálculo do OEE permitiu perceber qual a influência de cada um dos seus indicadores no desempenho do processo produtivo. Após a conclusão do projeto é possível afirmar que os objetivos e trabalhos propostos à empresa foram cumpridos com sucesso.