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- Desenvolvimento de uma plataforma para simulação e otimização de redes de energia inteligentes com dados abertosPublication . SILVA, BERNARDO FILIPE DIAS; Carvalho, Piedade Barros LopezEste relatório foi redigido no âmbito da unidade curricular Preparação para a Dissertação incluída no plano de estudos do Mestrado em Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O projeto documentado foi desenvolvido pelo estagiário, membro da equipa de desenvolvimento do GILT. O GILT propôs o desenvolvimento de uma Plataforma para a Simulação e Otimização de Redes de Energia Inteligentes com Dados Abertos. O principal objetivo deste projeto/estágio consistiu na criação de uma plataforma que permita aos gestores de energia simular e otimizar redes de energia inteligentes (smart grids) de forma a maximizar a eficiência e integrar novas tecnologias. A plataforma desenvolvida possibilita a simulação de diferentes cenários de integração de fontes renováveis, como a solar e a eólica, e a análise do impacto de tecnologias emergentes, como os veículos elétricos e os sistemas de armazenamento de energia, nas redes elétricas. Para isso, a plataforma utiliza dados abertos que tornam os cenários simulados mais realistas e ajustados às condições do mercado energético atual. Para além dos gestores de energia, os consumidores beneficiam indiretamente ao contar com redes mais eficientes e sustentáveis. Os governos e os reguladores são também stakeholders-chave, considerando o papel da plataforma na promoção de políticas públicas, no cumprimento de normativos e no incentivo à integração de tecnologias limpas. Os desenvolvedores de tecnologia e as instituições académicas encontram na plataforma uma oportunidade para melhorar soluções inovadoras e realizar investigação que aborde cenários energéticos avançados. As comunidades locais são beneficiadas pelo aumento da inclusão e pela sustentabilidade das redes energéticas, enquanto os investidores vêm oportunidades de retorno financeiro ao apostar numa tecnologia que alia eficiência energética e inovação.
- Gamificação para aumentar a produtividade académicaPublication . SAMPAIO, CRISTÓVÃO GONÇALO MONTEIRO; Carvalho, Carlos Miguel Miranda Vaz deEsta dissertação apresenta a Time-o-Wisp, uma proposta gamificada para apoiar estudantes universitários na gestão do tempo e na redução da procrastinação, com atenção a perfis com Perturbação de Hiperatividade com Défice de Atenção (PHDA). A solução articula um núcleo funcional de registo consciente de duração e estimativas de tempo com uma camada narrativa gentil para sustentar motivação e consistência ao longo do tempo. Seguiu-se uma avaliação formativa de sete dias: questionário pré-estudo (n=10), recolha de feedback informal durante o uso e questionário final (n=8) com métricas de experiência e System Usability Scale (SUS). Os resultados sugerem boa usabilidade percebida (SUS=73/100) e valorização do tom encorajador/não punitivo e da simplicidade/rapidez do registo, mas com adoção heterogénea e pedidos de fluxos alternativos para iniciar registos. As implicações de design concentram-se em orientação contínua, maior flexibilidade na navegação e conteúdo sustentado/variado para manter o envolvimento. As limitações incluem amostra pequena de conveniência, janela temporal curta e ausência de grupo de controlo, recomendando estudos longitudinais com maior diversidade de participantes.
- Dimensionamento de sistemas mecânicos de controlo de fumos em edifíciosPublication . CHAVES, ANDRÉ NUNO FREITAS DE CASTRO; Costa, José Carlos Pereira Lopes daA presente tese pretende explorar o dimensionamento de sistemas mecânicos de controlo de fumos em edifícios, assegurando a proteção dos ocupantes e o cumprimento das exigências regulamentares. O trabalho aborda os princípios da combustão, a propagação de fumos, os métodos de controlo de fumos e os principais componentes existentes nos sistemas, bem como o enquadramento legal e normativo aplicável. É desenvolvido um caso prático relativo a um edifício de habitação coletiva, no qual são aplicados métodos de cálculo de caudais, seleção e modelação de ventiladores incluídos no sistema, apoiados em ferramentas de modelação digital e seleção de equipamentos. Após a instalação do sistema, foram realizados ensaios experimentais com medições de velocidade e testes com fumo artificial, que permitiram avaliar a eficácia e bom funcionamento da solução implementada. Embora apresentando discrepâncias pontuais no desempenho de determinados ventiladores, estas não comprometeram o funcionamento global do sistema nem os objetivos definidos. A análise realizada confirma a relevância da integração entre contexto teórico, dimensionamento técnico e validação experimental, contribuindo para a melhoria da segurança contra incêndios em contextos residenciais e reforçando a importância de soluções de engenharia rigorosas tendo em vista a proteção de seres humanos e património.
- Análise e implementação de uma ferramenta de monitorização da redePublication . CORREDOURA, GONÇALO DOS SANTOS; Marques, Bertil Maria PiresAs ferramentas de monitorização de rede desempenham um papel essencial na segurança, disponibilidade e eficiência da gestão de sistemas informáticos. Através da sua utilização é possível detetar de forma precoce incidentes, prevenir falhas e mitigar potenciais ataques cibernéticos. A presente dissertação descreve o processo de análise, seleção e implementação de uma solução de monitorização adaptada ao contexto da empresa Arsopi, na sequência da descontinuação da ferramenta anteriormente utilizada. Para tal, foi efetuado um estudo comparativo entre três alternativas open source — Zabbix, CheckMK e Nagios Core —, avaliando as respetivas funcionalidades, arquiteturas, compatibilidade, processos de instalação, vantagens e limitações. A análise permitiu concluir que o Zabbix era a solução que melhor se adequava às necessidades identificadas. Na vertente prática, procedeu-se à implementação do Zabbix num servidor dedicado, seguindo um conjunto de medidas de segurança, e à sua configuração para monitorização de servidores, dispositivos de rede e firewall. Foram ainda desenvolvidos itens personalizados, recorrendo a WMI, SNMP e APIs, bem como dashboards adaptados às necessidades da equipa de IT. Os resultados obtidos demonstraram uma melhoria significativa em termos de eficiência operacional, proatividade na deteção de problemas e redução do tempo de resposta a incidentes, sendo o feedback da equipa globalmente positivo. A dissertação conclui que a adoção de uma solução de monitorização adequada, configurada de forma personalizada e segura, representa uma ferramenta estratégica para a resiliência e robustez da infraestrutura tecnológica, contribuindo para uma gestão mais eficaz e para um aumento da segurança global da rede.
- MFFER: Multimodal Federated-Learning based Facial Emotion RecognitionPublication . SILVA, JOÃO CRUZ DA; Marreiros, Maria Goreti CarvalhoThe retail sector is a cornerstone of modern economies, requiring continuous innovation to adapt to evolving trends in sustainability, digitalization, and customer engagement. In this context, numerous studies have explored the application of advanced computational techniques to enhance customer experience and operational efficiency. The implementation of virtual assistants is one of the suggestions for the innovation of the sector, combining them with different machine learning methods, such as recommendation systems, facial emotion recognition, amongst others. However, the processing of personal and subjective data of the users leads to a data privacy breach. To address these issues, the implementation of a Federated Learning solution becomes a viable answer to the presented flaw, while being able to utilize the benefits of the other methods. The objective of this dissertation is to present, implement and test a new automatic recommendation multimodal system with the support of facial emotion recognition methods, in Federated Learning environment, being able to tackle the problems related to privacy and storage of data, while constantly updating the models of the system, increasing its quality. The development of the dissertation showcases the viability of the proposed system by displaying some early good results across some of the evaluated metrics, a scalable architecture, and an overall acceptable performance when adapted to proposed federated framework when compared to a traditional centralised structure.
- Geração de horários para instituições de ensino superiorPublication . PEREIRA, SAMUEL PEDRO DA ROCHA; Bettencourt, Nuno Miguel GomesUniversity Course Scheduling Problem (UCSP) is classified as an NP-Hard problem, which is a combinatorial optimization problem that requires effective methods to manage the high level of complexity in constraints, optimization of time and resources, and assure its practical applicability to higher educational institutions. In an attempt to solve the UCSP, this document analyzes a wide array of methodologies, including Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO), and Local Search (LS), among others. Strong emphasis is made on the aptitude and limitations of each approach, further to adaptability to specific scheduling scenarios. This work addresses the key research questions so that relevant insights, valuable for enhanced understanding, could be extracted to drive further improvement in automated scheduling systems. Based on the findings, a solution was designed and developed with a modular architecture, implementing GA and PSO, along with a dedicated correction module, which uses LS to explore nearby solutions and reduce constraint violations. Generated schedules were evaluated through fitness functions, identifying conflicts in resource assignments and penalizing them accordingly, which allowed comparisons with other schedules, including manually created ones, based on implemented criteria. This solution was then experimented with a real-world scenario, using data from the Bachelor’s Degree in Informatics Engineering at ISEP. The results compare various configurations and strategies, for each algorithm, demonstrating the effectiveness of the proposed solution in generating feasible and optimized schedules, highlighting its potential for practical deployment and future research in automated university course scheduling.
- Lean Leadership in Practice: A Cross-Country Comparison of Portuguese and Norwegian CompaniesPublication . PEREIRA, ANA CRISTINA LOPES; Sá, José Carlos Vieira de; RekeDespite the growing body of literature on Lean Leadership, there is still no comprehensive understanding of how leadership behaviors at different hierarchical levels interact with cultural factors to influence Lean Philosophy success. To address this gap, this dissertation integrates literature and practice on Lean Leadership across multiple levels and cultural contexts, adopting a holistic view of how leadership behavior and cultural adaptation together shape effective Lean implementation. Accordingly, the guiding research question is: How do Leadership behaviors influence Lean outcomes, and how are these behaviors shaped by different cultural contexts? The research began with a Systematic Literature Review conducted according to PRISMA methodology. A total of 107 articles were included, covering diverse cultural and sectoral contexts. From this review, the Multilevel Lean Leadership and Culture-Adapted Implementation (MLL-CI) Framework was developed. To complement the literature, empirical data were collected through one-to-one semistructured interviews with leaders at different hierarchical levels across eight companies, four in Portugal and four in Norway. All interviews were recorded, transcribed, and analyzed using qualitative content analysis. Findings show that leadership behaviors are decisive for Lean Philosophy success but vary according to cultural context. In Portugal, Leadership was described as hierarchical, systemdriven, and strongly tied to accountability and formal structures, with employee engagement often conditional on recognition, tools, and Leadership presence. In Norway, Leadership was characterized by accessibility, dialogue, and trust, with employees described as open, collaborative, and engaged, and resistance framed as situational and temporary. Across both contexts, Gemba walks, daily management routines, and coaching, were seen as universal, though enacted differently. The study confirmed six hypotheses, demonstrating that Leader, employee, process, and organizational-level behaviors interact with cultural conditions to shape Lean Philosophy outcomes. This dissertation contributes to academic research by providing an integrated framework for studying Lean Leadership across contexts, and to practice by offering guidance for firms seeking to adapt Leadership behaviors to organizational and national cultures. The results highlight that while Lean Philosophy principles are universal, their successful implementation requires cultural alignment and Leadership adaptability.
- LaRE - Laboratório Remoto ExpansívelPublication . RAMALHADEIRO, EDUARDO MANUEL MARTINS; Fidalgo, André Vaz da SilvaA formação em engenharia, particularmente na área da electrónica, exige uma forte componente prática, frequentemente concretizada em contexto laboratorial. No entanto, os laboratórios físicos tradicionais apresentam desafios significativos, como custos elevados, exigência de espaço físico e limitação do acesso devido a restrições logísticas. Estes desafios foram agravados pelo surgimento da pandemia da COVID- 19, em 2020. Perante estas limitações, os laboratórios remotos surgem como uma alternativa eficaz e promissora. Estes permitem que os estudantes realizem experiências reais em equipamentos físicos, através de controlo remoto, promovendo um acesso mais inclusivo, flexível e escalável ao ensino prático. A presente dissertação descreve o processo de concepção de um laboratório remoto - Laboratório Remoto Expansível (LaRE) - para o ensino da electrónica, como alternativa viável ao VISIR, com o compromisso adicional de ser um projecto opensource, acessível a qualquer instituição de ensino, independentemente da sua localização geográfica. A matriz de placas, elemento central do sistema, foi desenvolvida com base numa arquitectura controlada por software, sem dependência de plataformas proprietárias, garantindo assim que o sistema possa ser utilizado sem necessidade de licenças comerciais. Contudo, devido à actual falta de suporte da biblioteca pyVirtualBench para sistemas Linux e arquitecturas Advanced RISC Machine (ARM), a implementação do LaRE permanece, nesta fase, dependente de sistemas Windows - um factor que limita a sua adopção em plataformas educativas mais versáteis e de baixo custo. No entanto, a arquitectura modular do LaRE permite futuras expansões e adaptações a diferentes contextos pedagógicos. Assim, este trabalho visa: contextualizar o papel dos laboratórios remotos no ensino; analisar alternativas existentes; identificar os requisitos técnicos (de hardware e software) para a construção de um laboratório remoto open-source em conformidade com a licença GPL; implementar e testar o LaRE; e apresentar as suas vantagens, limitações e possíveis melhoramentos. A proposta assenta numa abordagem acessível e escalável, procurando contribuir para o reforço da aprendizagem prática e para a democratização do ensino experimental em engenharia.
- Desenvolvimento de um teste rápido para detetar resistência antimicrobiana ambientalPublication . BRAGA, DIOGO CUNHA; Guerreiro, Joana Rafaela LaraAntimicrobial resistance (AMR) has become a global public health issue that threatens the effective treatment of infectious diseases and is one of the major issues of our times. Resistance genes can be acquired by bacteria, such as the qnr gene associated with quinolones resistance. The acquired resistance mechanisms enable the transfer of the genetic material to other non-resistant bacteria, both in the environment or hospital settings. The current methods for AMR detection are the microbiology and molecular biology methods such as PCR (Polymerase Chain Reaction), however, they are often labour-intensive, costly, and require specialized, high-tech equipment and trained technicians. Thus, there is a need to respond to the urgent demand for a rapid, cost-effective and accessible alternative for in-situ testing of environmental monitoring. This work, developed at LabRISE/ISEP (Porto Higher Institute of Engineering), aimed to design and validate a colorimetric biosensor based on gold nanoparticles (AuNPs) for the detection of qnr 3, a gene associated with quinolones in E. coli. The AuNPs were synthesized using a modified Turkevich-Frens method. Functionalization with thiolated DNA sequences was achieved using pH-assisted methods and incremental salt addition, the latter proving to be more robust, allowing denser sequence coverage and greater tolerance to the increase of ionic strength. Hybridization tests indicated that the co-immobilization of spacer molecules, such as mercaptohexanol (MCH), enhanced the biosensor’s sensitivity by achieving a 2-fold increase compared to longer incubation times or absence of such modifiers. Optimization studies further showed that the optimal MCH/DNA ratio was 3000:1. The effect of ionic strength on DNA-DNA hybridization was also tested and analyzed using naked eye detection, while quantitative analysis was performed with both spectral ratio and RGB-based approaches. The results demonstrated that spectral ratio sensitivity increased 1.7-fold from the lowest ionic strength to 0.45 M NaCl, while the RGB-based sensitivity increased approximately 2-fold when comparing the lowest ionic strength (0.25 M) with the optimal condition at 0.45 M NaCl, showing a similar trend for both methods. The comparative analysis between these two methods confirms their reliability to assess a colorimetric detection, showing the best sensing performance for the ionic strength of 0.45 M. The system was also evaluated using real environmental samples collected from the Douro River. Under the optimized conditions, the spiked samples exhibited a 3.3-fold increase in sensitivity compared to measurements in buffer, while the linear range decreased from 0–80 nM to 0–40 nM, representing a 2-fold reduction in the upper limit of the linear range. The limit of detection (LOD) was 25 nM in buffer and 17 nM in real samples. In conclusion, the developed AuNP-based colorimetric biosensor demonstrated robust analytical performance, with dual validation through spectral ratio and RGB-based analysis enabling accurate quantitative assessment beyond naked eye detection. The developed colorimetric biosensor was successfully applied to the detection of the target DNA in river waters samples, confirming its reliability and applicability under real environmental conditions. Overall, the biosensor proved to be an effective, portable, and a simple tool suitable for in-situ environmental antimicrobial resistance monitoring.
- Resolução Estruturada de Problemas como Fator Diferenciador da Implementação da Filosofia LeanPublication . FONSECA, LARA SÚCIO; Sá, José Carlos Vieira deA presente dissertação é o resultado de um projeto desenvolvido em contexto industrial, inserido no âmbito da conclusão do Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial do Instituto Superior de Engenharia do Porto, que pretende responder à seguinte questão de investigação: De que forma a aplicação do A3 Problem-Solving pode contribuir para a resolução estruturada de problemas e melhoria contínua na CAA, promovendo a otimização dos processos produtivos e a melhoria do desempenho operacional? O estágio desenvolvido na Continental Advanced Antenna, teve então como principal objetivo a aplicação do A3 Problem-Solving, abordagem de resolução estruturada de problemas, tendo em vista a filosofia Lean e a melhoria contínua dos processos. Para tal, seguiu-se a metodologia “Action Research”, aplicada de forma estruturada ao longo das suas cinco etapas. O problema identificado centrou-se na falta de repetibilidade no processo de lacagem envolvido na produção de uma das antenas comercializadas pela CAA, que originava retrabalho frequente, impactando negativamente a eficiência produtiva. De forma a solucionar esta situação, foi aplicado o A3 Problem-Solving, permitindo caracterizar o problema, analisar potenciais causas, definir objetivos e propor ações corretivas. A análise revelou que a situação atual contribuía para a existência de atrasos significativos no fluxo produtivo, devido à necessidade de retrabalhar a pintura após passagem pelo forno. Após vários estudos relacionados ao comportamento do verniz, como solução, foi proposta a implementação de um novo posto de trabalho, imediatamente a seguir à pintura automática, onde será dado o acabamento final, ou seja, em conformidade com o requisito do cliente. Esta alteração vai permitir que as peças sigam o fluxo normal, eliminando a necessidade de as transportar para a zona do retrabalho e a reintrodução no forno para cura do verniz. Embora o período de estágio, não tenha permitido a validação, os resultados evidenciam ganhos potenciais de 15 minutos por Nutzen sujeita a retrabalho. Este projeto ressaltou a importância da aplicação de metodologias estruturadas como o A3 Problem-Solving na resolução de problemas complexos, alinhada à melhoria contínua e aos princípios da filosofia Lean incutidos na cultura organizacional da CAA. Além disso, o estudo apresentou contributos práticos, nomeadamente na otimização do processo de lacagem, redução de desperdício e padronização de procedimentos. Adicionalmente, permitiu demonstrar o potencial do A3 Problem-Solving aplicado em contexto industrial, contribuindo para a literatura. , , ,