Candidato
Luís Carlos de Sousa Moreira Neto

Data, Hora e Local
31 de janeiro, 14:15, Sala de Atos da FEUP

Presidente do Júri
Doutor Carlos Miguel Ferraz Baquero-Moreno, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Vogais
Doutor Julio Luis Medina Pasaje, Professor Associado do Departamento de Ingeniería Informática y Electrónica da Facultad de Ciencias da Universidad de Cantabria, Espanha;
Doutor António Eduardo Vitória do Espírito Santo, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Eletromecânica da Faculdade de Engenharia da Universidade da Beira Interior;
Doutor Pedro Nuno Ferreira da Rosa da Cruz Diniz, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Luis Miguel Pinho de Almeida, Professor Associado com Agregação do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Gil Manuel Magalhães de Andrade Gonçalves, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador).

Resumo:
“Em todas as atividades da nossa sociedade, a eficiência é uma preocupação crescente na busca por um mundo sustentável. Embora relevante em todos os níveis, nas atividades de larga escala os resultados de uma atividade eficiente são especialmente notórios. A indústria, especificamente a indústria de transformação e produção em massa, é um bom exemplo onde a eficiência tem um impacto significativo. Facilmente se percebe que os preços competitivos dos bens produzidos em massa são o resultado direto da procura por uma crescente eficiência na indústria. O mercado está a evoluir para modelos de negócio que colocam o utilizador numa posição central, podendo este interferir diretamente no desenho dos produtos. Na indústria do futuro, um consumidor final poderá customizar um produto online, dar a ordem de produção e ver o bem entregue, tudo no mesmo dia. Esta fascinante possibilidade será resultado da combinação entre eficiência e flexibilidade dos processos produtivos. Quer em contexto académico, quer em contexto industrial, vários nomes são aplicados a este novo paradigma: Industria 4.0, Fábricas do Futuro ou Produção Inteligente; todos referentes ao mesmo advento tecnológico. Este conceito abrange múltiplos domínios tecnológicos, apresentando uma riqueza de oportunidades de investigação e criando a necessidade de tecnologias inovadoras. Esta tese investiga dois domínios tecnológicos relacionados com este novo paradigma e aborda um problema chave em cada domínio. No domínio dos Sistemas de Produção Cíber-Físicos, aborda o problema de estabelecer uma rede uniformizada de ativos industriais onde o software e as suas ligações com outros ativos sejam claramente discerníveis e reconhecidas. No domínio dos Sistemas de Manufatura Reconfiguráveis, aborda o ritmo acelerado com que as linhas de produção terão que ser reconfiguradas, e, em particular, como o software terá de ser reconfigurado em paralelo com as linhas de produção e a facilidade com que o novo software pode ser desenvolvido e inserido em produção para atender a desafios emergentes. Uma solução para ambos os problemas deriva do campo da Engenharia de Software Baseada em Componentes, onde esta tese se inspirou para desenvolver um sistema Smart Component inovador, com especial destaque nas capacidades de reconfiguração e distribuição de software. O sistema proposto explora a utilização do Linux, um sistema operativo de uso geral, como ambiente de execução (RTE) de componentes. Através da combinação de partilha direta de memória entre componentes e da utilização de computação paralela e reconfigurável, o sistema proposto atende aos padrões de desempenho de aplicações industrias estabelecidos, demonstrando um alto grau de flexibilidade e capacidade de reutilização de componentes. A flexibilidade do Smart Component é demonstrada através da implementação de dois modelos de componentes. O modelo de componentes IEC 61499, projetado para modelar aplicações distribuídas orientadas a eventos, para monitorização e controlo de sistemas industriais, e o modelo Smart Object Self-Description (SOSD), desenvolvido pelo autor para descrever componentes de software, assim como as suas interligações e as suas associações a ativos industriais. A implementação do IEC 61499 foi diretamente comparada a outros RTEs existentes, superando-os em casos de uso reais e igualando o melhor desempenho de um dos RTEs quando aplicado um benchmark sugerido na literatura. De forma a avaliar o desempenho de reconfiguração do Smart Component, assim como o método simplificado de desenvolvimento de componentes de software, foram ainda propostos nesta tese benchmarks adicionais. A eficácia da implementação do modelo SOSD foi validada através da sua aplicação a um caso de uso real, fornecendo a outros nós de um Sistema de Produção Cíber-Físico o contexto sobre a origem dos dados recolhidos e os componentes de software responsáveis pelo seu processamento. Ao utilizar o Linux como RTE, foi possível demonstrar que a camada de software tradicionalmente dedicada à gestão de componentes é desnecessária, devido ao sistema proposto ser capaz de executar aplicações em conformidade com padrões de desempenho relevantes, ao mesmo tempo que mostra uma flexibilidade superior, superando os RTEs testados que utilizam a abordagem tradicional. Apesar de existirem muitos ambientes de execução para componentes de software, poucos permitem o desenvolvimento e utilização simultânea de componentes construídos em mais do que uma linguagem de programação, e nenhum – dado o conhecimento atual do autor – permite o desenvolvimento de componentes em qualquer linguagem de programação – desde que essa linguagem suporte leitura e escrita de ficheiros. A simplicidade de desenvolver um programa de software para Linux e convertê-lo num componente de software é uma característica promissora que deverá beneficiar o desenvolvimento de aplicações de controlo e monitorização industrial, pois acrescenta ao processo de desenvolvimento de aplicações industriais os benefícios de múltiplas linguagens de programação de alto nível.”