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- Controlo de um robô móvel seguidor de linha através de redes neuronaisPublication . Leal, Hugo Mesquita; Barbosa, Ramiro de SousaEste trabalho teve como objetivo desenvolver e comparar o desempenho de um robô seguidor de linha utilizando redes neuronais e controladores tradicionais, como o PID. Após a análise de diferentes técnicas e robôs, foram desenvolvidas e testadas várias abordagens baseadas em Deep Learning. Na primeira experiência utilizou-se os sensores infravermelhos do robô para controlador o robô para seguir uma linha desenhada no chão. Para este controlo, foi primeiramente implementado um controlador PID. Os dados obtidos com este método foram depois utilizados para treinar uma rede neuronal LSTM. Esta rede foi capaz de simular o comportamento do controlador PID e guiar-se pelo percurso eficazmente. Na segunda experiência utilizou-se a câmera incluída no robô para realizar a mesma tarefa de controlar um robô seguidor de linha através de redes neuronais. Para isto, começou-se por tirar várias imagens do circuito com essa câmera. As imagens foram depois processadas e posteriormente categorizadas. Para a categorização foram testados dois métodos, onde o método de categorização manual em 8 diferentes classes mostrou-se ser o mais eficaz para este efeito. Com isto foi treinada uma rede CNN capaz de categorizar em tempo real novas imagens. Este modelo foi então utilizado para o controlo do robô. Os resultados mostraram que as redes neuronais conseguem lidar com trajetos mais complexos, mas apresentam desafios como maior carga de processamento e necessidade de calibração. Em contrapartida, o controlador PID se mostrou mais simples e eficaz em circuitos menos exigentes. Concluiu-se que, as redes neuronais são promissoras para cenários mais complexos, mas podem ser também utilizadas eficientemente para um simples seguimento de linha.
- Sistema integrado de gestão de informaçãoPublication . Soares, Rafael Martins; Silva, Bruno Miguel Fernandes daEsta dissertação tem como objetivo abordar o desafio da gestão de informação na equipa de RPA do Departamento de Arquitetura e Inovação da Natixis Portugal. A falta de práticas eficazes e a inexistência de um sistema centralizado têm conduzido à dispersão da informação, ao resultar numa fragmentação, o que dificulta a procura e, consequentemente, o aumento do tempo despendido pelas partes interessadas na obtenção da mesma. Para mitigar o problema identificado, esta dissertação propõe a implementação de uma plataforma centralizada que funcione como um repositório único e consistente para toda a informação relevante da equipa, incluindo processos, documentação e dados. Além de reduzir o tempo e o esforço necessários para aceder aos dados, o sistema visa aprimorar a acessibilidade e a usabilidade da informação. O presente documento expõe uma investigação sobre o estado atual da tecnologia relevante, assim como uma análise de conceitos e trabalhos relacionados, ao culminar com a implementação do projeto desenvolvido.
- Previsão de vendas no comércio a retalho utilizando algoritmos de machine learningPublication . Ziegler, Natasha KatharinaO sector do retalho, avaliado em biliões de euros, é dinâmico e em constante evolução, enfrentando desafios na previsão precisa da procura devido à rápida mudança nas preferências dos consumidores, às tendências emergentes e à variedade de atributos dos produtos. A necessidade de planear as vendas com antecedência e a escassez de dados concretos aumentam ainda mais a complexidade. Métodos de previsão como os estatísticos, apreciados pela sua clareza, podem ser insuficientes com dados complexos, enquanto as técnicas de aprendizagem automática conseguem identificar padrões mais complexos, apesar de exigirem grandes volumes de dados. Esta dissertação utiliza a metodologia CRISP-DM para explorar métodos estatísticos de previsão e a adaptabilidade dos algoritmos de aprendizagem automática na previsão de vendas no setor de retalho. A combinação destas técnicas avançadas com o processo CRISP-DM proporciona uma análise mais robusta e flexível, aumentando a eficiência e a precisão das previsões de procura. Isto permite otimizar a gestão de stocks e o planeamento estratégico, o que pode melhorar significativamente o desempenho operacional e a rentabilidade da empresa. Os dados analisados pertencem à empresa norte-americana Walmart e abrangem as vendas de 10 lojas distribuídas por três estados: Califórnia, Texas e Wisconsin, ao longo de um período de 5 anos. Para prever as vendas futuras, foram desenvolvidos diversos modelos, incluindo um modelo global, treinado com todos os dados, e outros específicos por loja e por estado. O modelo global captura tendências gerais, enquanto os modelos específicos por estado e por loja identificam padrões únicos de cada região e unidade, proporcionando previsões mais ajustadas a nível local. Adicionalmente, cada modelo de aprendizagem automática foi treinado em 4 cenários distintos: utilizando dados totais, do último ano, dos últimos 3 meses e do último mês, com o objetivo de observar o impacto das variações temporais nas previsões. Foram também considerados fatores como feriados e dias da semana nos modelos, que têm um impacto significativo nas vendas. Os resultados obtidos mostram que, entre os métodos estatísticos, o modelo agregado por loja com SARIMA foi o mais eficaz para a previsão de vendas em contextos sazonais, alcançando um MAE de 224 e um MAPE de 5,39%. No que diz respeito aos métodos de aprendizagem automática, o Support Vector Machines (SVM) destacou-se ao apresentar valores elevados de R², variando entre 77% e 80% para os modelos agregados por estado e loja, com erros relativamente baixos. A análise também revelou que o modelo agregado global apresentou um desempenho inferior, refletindo uma capacidade limitada para capturar as particularidades regionais e locais. Estes resultados sublinham a importância de utilizar dados atualizados e ajustar os modelos às recentes variações do mercado, enfatizando a necessidade de uma abordagem adaptativa na modelagem preditiva. A comparação entre diferentes metodologias e a inclusão de hiperparâmetros foram cruciais para a precisão das previsões, com os resultados variando conforme o modelo e o contexto de aplicação.
- Problema de escalonamento num sistema flexible job-shopPublication . Correia, Renata Filipa Morim; Mota, Alzira Maria Teixeira daO presente trabalho estuda o escalonamento em sistemas Job-Shop flexíveis com divisão de lotes, motivado por um problema real da indústria têxtil. Inicialmente, foi apresentado um modelo de programação linear inteira mista, com o objetivo de minimizar o tempo de conclusão de todos os trabalhos, utilizando a técnica de job-splitting, que possibilita a divisão de um lote em sublotes para operações com múltiplas máquinas disponíveis. Este modelo, implementado em Python com a biblioteca Pulp e o solver CPLEX, mostrou-se viável para instâncias pequenas, mas revelou-se incapaz de encontrar soluções em tempos aceitáveis para instâncias de média dimensão. Para superar esta limitação, é proposto um Algoritmo Genético Híbrido, que incorpora um algoritmo de pesquisa local para otimizar tanto o número quanto o tamanho dos sublotes. A meta-heurística, também desenvolvida em Python, foi testada em diversas instâncias, apresentando resultados promissores em termos de tempo de CPU. Em avaliações de instâncias reais da indústria têxtil, foi observado um tempo de CPU de aproximadamente 20 minutos para uma instância com 57 trabalhos e 35 minutos para uma com 67 trabalhos. Adicionalmente, foi explorada a técnica de lot streaming, que permite a divisão de trabalhos em sublotes tratados de forma independente ao longo do processo produtivo. Um modelo de programação linear inteira mista foi apresentado e implementado, e, embora os resultados obtidos tenham superado os do job-splitting, este modelo mostrou-se inviável para algumas instâncias devido aos tempos computacionais. Este trabalho destaca a importância das técnicas desenvolvidas e evidencia que a aplicação de meta-heurísticas pode facilitar a obtenção de soluções eficientes para problemas de escalonamento na indústria, em particular, no setor têxtil.
- Estudo dos mecanismos de desgaste de ferramentas revestidas na maquinagem de aços pré-tratados para moldesPublication . Mesquita, André Filipe Silva; Silva, Francisco José Gomes daAços pré-tratados para moldes são muito utilizados nos dias de hoje dada a possibilidade de serem utilizados sem a necessidade de serem aplicados tratamentos antes e depois do processo de fresagem, visto que eles já apresentam a dureza necessária. No entanto a sua elevada dureza dificulta bastante a sua maquinabilidade, algo que proporciona às ferramentas de corte elevados níveis de desgaste e reduzidos tempos de vida. A deposição de revestimentos nas ferramentas de corte é um modo muito comum de colmatar esta adversidade, levando a um processo de fresagem com um melhor desempenho em termos de desgaste da ferramenta de corte e da qualidade das superfícies maquinadas. A correta seleção dos parâmetros de corte também é um aspeto importante para o aumento da vida das ferramentas. O objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho de ferramentas de corte compostas por carboneto de tungsténio e revestidas por TiAlN e AlCrN na fresagem de aço W 1.2711. Foram variados os valores de velocidade de corte, avanço por dente e profundidade de corte, enquanto a largura de corte foi mantida constante. Após cada ensaio de fresagem foram obtidos os valores de rugosidade superficial, desgaste acumulado e vibrações. Foi concluído que o aumento do avanço por dente apresenta uma influência negativa em todos os parâmetros estudados, enquanto o aumento da velocidade de corte mostra um impacto negativo para certos valores de avanço por dente e um impacto positivo para outros valores de avanço por dente. Em geral, os principais mecanismos de desgaste nas ferramentas de corte foram desgaste adesivo, com a formação de arestas postiças em certos ensaios, desgaste abrasivo e lascagem, principalmente nos ensaios com valores de avanço por dente superiores. Também foram observadas fraturas, particularmente nas ferramentas 592 e 233 nos ensaios com avanço por dente de 0,1 mm/dente. Foi observada uma boa correlação entre o desgaste das ferramentas e as vibrações observadas no processo de fresagem. A monitorização da condição da ferramenta através da análise da variação das vibrações ao longo do processo também mostrou ser um bom método de averiguar o fim de vida da ferramenta de corte. A ferramenta 591 mostrou o melhor desempenho em geral, enquanto a ferramenta 233 apresentou as piores características na fresagem do aço W 1.2711. O avanço por dente foi a condição de ensaio que mais influenciou o desempenho destas ferramentas no processo de fresagem.
- Canal180: redes de comunicação digitais como plataformas emergentes para o cinema de autorPublication . Ribeiro, Lourenço Cardoso de Sousa Matos; Ferreira, José QuintaEste relatório detalha a minha jornada como estagiário numa produtora audiovisual, explorando a diversidade das tarefas e a complexidade dos processos envolvidos na criação de conteúdo, tanto editorial quanto comercial. Ao longo do estágio, participei ativamente na produção e pós-produção de conteúdos variados, desde a realização de vídeos promocionais até a cobertura de eventos ao vivo. O documento reflete sobre as técnicas e ferramentas aprendidas, bem como os desafios e soluções encontradas ao trabalhar em diferentes projetos. Através deste estágio, desenvolvi uma compreensão profunda do funcionamento de uma produtora, desde a captação de imagem até à edição final, o que me permitiu aprimorar as minhas competências técnicas e criativas. O relatório também aborda a colaboração em equipa, a gestão de prazos e a interação com clientes, aspetos cruciais para o sucesso em ambientes profissionais dinâmicos e exigentes. Em última análise, este estágio proporcionou-me uma experiência valiosa, preparando-me para futuras oportunidades no campo audiovisual.
- Reconhecimento de frutas e vegetais a partir de imagens para um despaletizadorPublication . Lopes, Gonçalo Gaspar; Ramos, Carlos Fernando da SilvaNo cenário atual de logística e gestão de armazéns, a eficiência no que leva a gestão de stocks, reposição de materiais, organização do layout do armazém, previsões de encomendas e consumos, entre outros aspetos, desempenha um papel fulcral. A transição para armazéns inteligentes, visa usar tecnologias avançadas para otimizar estas operações, melhorando a precisão e eficiência neste setor. À medida que a indústria se movimenta em direção à automação avançada e armazéns inteligentes, a aplicação de robôs em grandes superfícies retalhistas, representa uma abordagem inovadora, não só na execução de tarefas precisas, rápidas e adaptativas, mas também na contribuição para a redução do desgaste físico e da fadiga dos trabalhadores humanos, minimizando o risco de lesões relacionadas ao trabalho que podem prevalecer o resto das suas vidas. Para isto, a capacidade desses robôs em identificar e categorizar imagens é essencial para a manipulação dos alimentos e a sua reposição de modo eficiente. Nesse contexto, esta dissertação explora a implementação e inovação de algoritmos de categorização de imagens, visando capacitar um robô despaletizador reorganizar as paletes de alimentos que chegam a uma grande superfície retalhista.
- Comparação de estudos energéticos dinâmicos de edifícios, recorrendo ao Revit e IES.VEPublication . Silva, André Filipe Miranda da; Pereira, Isabel Maria Garcia SarmentoTendo em conta o panorama energético mundial dos dias de hoje, é cada vez mais premente falar do impacto dos consumos energéticos dos edifícios. Neste trabalho são apresentadas as análises de cargas térmicas e simulação dinâmica de três edifícios distintos, recorrendo a duas ferramentas de simulação, de um lado o Revit, do outro o IES.VE (Integrated Invironmental Solutions). Atualmente, caminhamos no sentido de implementação generalizada da metodologia BIM, numa vertente geométrica, que almeja a criação de gémeos digitais dos edifícios. Tal raciocínio deve ser aplicado aos modelos energéticos dos edifícios, através do BEM. É nesta perspetiva de centralização dos modelos arquitetura/geometria dos edifícios, aliada ao projeto de todas as outras especialidades que os compõem, com os modelos de análise energética e de consumo dos edifícios, que este trabalho se desenvolve. A premissa deste trabalho centra-se na análise energética de um edifício utilizando duas ferramentas distintas, uma certificada pelo DOE e outra não, porventura e, de modo a evitar possíveis viciações de resultados, foram feitos estudos a três edifícios de tipologias diferentes, o que permitiu averiguar as discrepâncias entre os resultados, aumentando o volume da amostra. Uma vez que o Level of detail dos modelos Revit utlizados atualmente no projeto de edifícios é baixo, existiu a necessidade de se criarem de raiz modelos de Arquitetura com um leque de parâmetros mais completo, nomeadamente do ponto de vista das características térmicas da envolvente, começando pela arquitetura, pelos espaços que os constituíam, pelo zonamento climático e finalmente pela criação dos seus elementos construtivos. Foram apresentadas as formas de definição dos parâmetros de cálculo, em ambas as ferramentas de software. Demonstrou-se, de seguida, a forma como se utiliza cada software para realizar as simulações pretendidas, tanto para obtenção de cargas térmicas como para simulação energética dinâmica de edifícios. Obtiveram-se os resultados e a partir dos mesmos foi averiguada a exatidão da ferramenta do Revit em relação ao IES.VE. Os desvios entre as duas simulações variam entre os 2.0% e os 41.4%, para a estação de arrefecimento. Para a estação de aquecimento, os resultados mostram discrepâncias em que variam entre 32.6% e 61.2%. Já para a simulação energética dinâmica, as discrepâncias variam entre os 18% e os 98.1%. Conclui-se acerca da aplicabilidade da ferramenta Revit para simulações energéticas e de cálculo de cargas térmicas para cada tipo de edifício e as suas limitações/dificuldades na execução de tais tarefas.
- Escalonamento de trabalhos com trocas de ferramentasPublication . Santos, Renata da Costa; Mota, Alzira Maria Teixeira daEste trabalho tem como principal objetivo resolver o problema de escalonamento de trabalhos em máquinas paralelas com trocas de ferramentas, considerando ainda setups dependentes da sequência e recursos adicionais. Este estudo surgiu de um problema real, de uma empresa do ramo metalúrgico, que produz ferramentas de alta precisão. Em primeiro lugar, foi desenvolvido um novo modelo de programação linear inteira mista, com o objetivo de minimizar o makespan, isto é, o tempo de conclusão de todos os trabalhos. O modelo foi implementado em Python através da biblioteca Pulp e do solver CPLEX. Os resultados demonstraram que este método é uma boa escolha para instâncias de menor dimensão, devido à boa qualidade das soluções e ao baixo tempo computacional, menos de 1 segundo para uma instância com 3 trabalhos e cerca de 2 minutos para uma instância com 14 trabalhos. Contudo, não conseguiu fornecer soluções viáveis para instâncias maiores em tempos computacionais aceitáveis. Por forma a ultrapassar essa limitação, implementou-se o Simulated Annealing, uma metaheurística que se diferencia das outras pelo facto de aceitar soluções piores com base em probabilidades. Foram incorporadas outras características do problema que não tinham sido desenvolvidas no modelo matemático, como a restrição de operadores para as etapas de setup. Esta meta-heurística também foi implementada em Python e foram realizados vários cenários de teste com objetivos diferentes e alguns casos de multiobjectivo. Os resultados da sua implementação demonstraram admissibilidade e estabilidade das soluções, denotando uma boa parametrização realizada. Este método permitiu encontrar soluções para as instâncias de maiores dimensões e em tempo computacional razoável para a indústria. Por exemplo, para uma instância real da indústria metalúrgica com 10 máquinas, 33 trabalhos e 40 ferramentas, o tempo computacional foi aproximadamente de 15 minutos. Por fim, foi ainda desenvolvida uma heurística construtiva com base numa regra de ordenação dos trabalhos, colocando em primeiro aqueles que requerem mais ferramentas. Esta heurística necessita do input prévio da atribuição dos trabalhos às máquinas. Os resultados refutaram a ideia que colocando primeiramente os trabalhos com mais ferramentas, se evitavam trocas ao longo do processo. Na maioria dos casos, os resultados não foram melhores em relação à solução gerada pela meta-heurística sob as mesmas condições de objetivo de minimização do número de trocas de ferramentas. Este trabalho fornece algumas contribuições relevantes, nomeadamente a proposta de um novo modelo matemático e a evidência que as meta-heurísticas podem ser muito úteis na resolução deste tipo de problemas de escalonamento em ambiente industrial.
- Aplicação do dynamic line rating na exploração dinâmica da Rede Nacional de TransportePublication . Bernardes, Vasco Oliveira; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão PintoA capacidade máxima de um condutor de uma linha aérea para o transporte de energia elétrica é determinada com base no comportamento térmico. A estimativa dinâmica desta capacidade, denominada por Dynamic Line Rating (DLR), tem ganho destaque por ser uma tecnologia eficaz para minimizar a necessidade de expansão da rede em sistemas, com crescente necessidade energética e com o consequente aumento de fontes de produção de energia renováveis. Esta dissertação aborda as características da Rede Nacional de Transporte (RNT) e as suas variáveis de controlo, avaliando a viabilidade e os benefícios da implementação do DLR. A análise detalhada inclui a gestão pela Rede Elétrica Nacional (REN), o controlo de segurança aplicado e os principais componentes da infraestrutura, como cabos condutores e equipamentos instalados nas subestações. Também são estudados fatores críticos como a capacidade de interligação internacional, diferentes tipos de cabos e a capacidade máxima dos painéis de linha. Além disso, são exploradas as consequências do sobreaquecimento dos condutores, com ênfase nos efeitos do annealing, que afeta as propriedades mecânicas dos metais devido ao calor, e na importância de manter distâncias de segurança entre as linhas e objetos. O estudo aprofunda-se no DLR, uma tecnologia que ajusta a capacidade das linhas de forma dinâmica, em tempo real, com base em condições operacionais e ambientais. São analisados métodos diretos e indiretos para o cálculo da capacidade, comparando o DLR com abordagens tradicionais como o Static Line Rating (SLR), o Seasonally Adjusted Rating (SAR) e o Ambient Adjusted Rating (AAR) que se baseiam em condições fixas ou sazonais ou diárias não considerando a variação da velocidade do vento. A análise descreve a aplicação prática do DLR implementada na REN, destacando os benefícios potenciais, como a maximização da capacidade de transporte e a redução dos riscos de interrupções, garantindo uma operação mais eficiente e segura da rede elétrica. São comparados diferentes modelos de DLR, como os de Kuipers e Brown, CIGRE e IEEE, avaliando-se o impacto de fatores climáticos como temperatura ambiente, velocidade do vento e radiação solar no cálculo da capacidade de transporte. É, também, proposta uma metodologia híbrida que define, tanto a velocidade mínima do vento para assegurar um arrefecimento adequado quanto a corrente máxima admissível, evitando a sobrecarga dos equipamentos de medição. Adicionalmente, é realizada uma análise da qualidade das medições de temperatura em várias instalações da RNT, além de uma avaliação da temperatura de referência de verão para verificar o seu ajuste à realidade. Examinou-se, também, a adequação do local selecionado para a medição da radiação solar e sugeriu melhorias, comparando a qualidade das medições com os métodos propostos. O estudo sintetiza as principais descobertas, salientando a importância da caraterização detalhada da RNT e da adoção do DLR como uma solução crucial para enfrentar os desafios da gestão de redes de transporte de energia elétrica. Com este trabalho conclui-se que, a implementação do DLR pode representar um avanço significativo na eficiência e segurança da rede, integrando tecnologias inteligentes na gestão da infraestrutura energética.
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