http://hdl.handle.net/11067/1555 Teses de Doutoramento defendidas na Faculdade de Engenharia e Tecnologias, Universidade Lusíada - Vila Nova de Famalicão Fri, 30 Oct 2026 04:27:52 GMT 2026-10-30T04:27:52Z http://hdl.handle.net/11067/6778 Título: Achieving sustainable development goals coupling earth observation data with machine learning Autor: Ferreira, Bruno André Silva Resumo: The main purpose of this work is to assess and understand the achievement of Sustainable Development Goals by means of Earth Observation (EO) data and Machine Learning (ML) technologies. Thus, this study intends to promote and suggest the use of EO and ML in benefits to the Sustainable Development Goals (SDGs) to support and optimize the actual industry and field processes and moreover provide new insights (techniques) on EO approaches and applicability as well as ML techniques. A review on the Sustainable Development concept and its goals is presented followed by EO data and methods and its approaches relevant to this field, giving special attention to the contribution of ML methods and algorithms as well as their potential and capabilities to support the achievement of SDGs. Additionally, different ML approaches and techniques are reviewed (i.e., Classification and Regression techniques, Non-Binary Decision Tree (NBDT), and two novel methods are proposed, designated as: Random Forest built based on the Non-Binary Decision Tree (NBRF) and Fusion of techniques). Both developed methods are applied, optimized and validated to two case studies also aligned with specific SGDs: Case study I – Identification and mapping of healthy or infected crops, tackling SDGs 2, 8, 9 and 12; and Case study II - Deep-sea mining exploitation SDGs 8, 9, 12 and 14). Such is achieved by using data provided by European satellites or programs that allows to also contribute to the goals for Europe’s Space strategy. For Case study I, the parameters analysed to achieve the respective SDGs correspond to: several vegetation indices as well as the values of the spectral bands. Such parameters have been extracted by means of EO data (from Sentinel-2) and validated with different ML approaches. The results obtained from the different ML approaches suggest that for Case study I, the best classification technique (overall accuracy of 92.87%) as well as the best regression (Root mean square error of 0.148) corresponds to the Fusion of techniques All the applied techniques, however, show their applicability on this case study with good results, disregarding the NBDT which is the “weakest” one (best result on all tests: accuracy of 57.07%). For Case study II, the parameters analysed to achieve the respective SDGs correspond to the topography of the seafloor and, physical and biogeochemical ocean’s parameters. Such parameters have been extracted by means of EO data (from CMEMS and GEBCO) and validated with different ML approaches. The results of these approaches suggests that the best technique corresponds to the Fusion of techniques with a root mean square error of 0.196. However, not all the techniques proved to be appropriated, where the NBDT present the worst results (best result on all tests: accuracy 60.62%). Overall, it is observed that EO plays a key role in the monitoring and achievement of the SDGs given its cost-effectiveness pertaining to data acquisition on all scales and information richness, and the success of ML upon EO data analysis. The applicability of ML techniques allied to EO data has proven, by both case studies, that can contribute to the SDGs and can be extrapolated to other applications and fields. Keywords: Sustainable Development Goals; Earth Observation; Europe Space Strategy; Machine Learning; Deep-sea Mining; Agriculture. Descrição: Tese de Doutoramento em Engenharia e Gestão Industrial, Universidade Lusíada, Vila Nova de Famalicão, 2021; Exame público realizado em 09 de Junho de 2022 Fri, 01 Jan 2021 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/11067/6778 2021-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/11067/6171 Título: A influência do estado de maturação de componentes na sua aprovação em projetos de novos produtos : os seus efeitos no cumprimento de prazos de entrega e na satisfação do cliente da indústria automóvel Autor: Dourado, João Paulo Santos Resumo: A fase de desenvolvimento do produto exige novas soluções para apresentar produtos mais elaborados e, objetivamente, mais baratos. Reduzir o tempo de lançamento no mercado é o principal objetivo da maioria das empresas, para entrar no mercado mais cedo, aumentar sua participação no mercado e maximizar o retorno sobre seus investimentos. Para isso, um dos grandes objetivos das empresas hoje é fazer com que as peças adquiridas de fornecedores externos sejam aprovadas no tempo planeado para não prejudicar o cronograma acordado entre a organização e o cliente final. Além disso, é importante que a peça esteja dentro das especificações não só para uma fácil integração dos componentes dentro da organização, mas também a funcionalidade da mesma quando o produto final estiver em uso pelos utilizadores finais. Isso significa que se deve garantir a fabricação de um produto com o maior grau de maturidade dentro do prazo acordado com o cliente para garantir sua satisfação. O grau de maturidade representa como que o status do projeto que atende a todas as necessidades do cliente quando este o recebe e mantém o nível de qualidade durante o tempo de sua utilização. Porém se observa que as peças não estão maduras o suficiente para o arranque da produção em série e os prazos não são cumpridos. A metodologia atual apresenta fragilidade na monitorização do grau de maturidade e nos prazos do projeto por não considerar a análise de factibilidade e a evolução comparativamente aos resultados estudos de simulação, associado a análise de riscos, como pontos importantes no processo de desenvolvimento de novos produtos (New Product Development / NPD). O objetivo desta tese é o de desenvolver uma proposta para acompanhamento da maturidade da peça / do processo de manufatura e de um modelo de trabalho que correlacione o ciclo de intervenções de ferramenta com o APQP e quality gates. Pretende-se também validar este modelo e analisar o impacto de uma análise de factibilidade fraca através de uma simulação piloto baseado nas Redes de Petri. A simulação apresentada na parte final da tese serve para quantificar o quanto representa uma intervenção na ferramenta em termos de tempo consumido. Os resultados obtidos demonstram que a conclusão do processo de aprovação de uma simples peça plástica injetada poderá estar comprometida. Se a peça não estiver bem nas análises de factibilidade e nos estudos de simulação, com certeza não estará perto de SOP ou quando for para o PPAP ser aprovado. Questões de funcionalidade da peça / do produto final ou, simplesmente, a quantidade de desvios existentes em relação a especificações que são submetidas para aprovação pela organização são as causas para as intervenções da ferramenta / molde. Dependendo do que se é necessário “corrigir”, o tipo de intervenção na ferramenta ou a duração ou a eficácia da mesma refletem no atraso da conclusão do projeto. O avolumar de intervenções de ferramenta decorrente disso é enorme porque o reconhecimento de que se trata de uma má análise de factibilidade e / ou indevida interpretação ou análise de risco dos resultados dos estudos de simulação é tardia. A fim de dar continuidade ao trabalho desenvolvido, uma proposta para trabalhos futuros seria integrar o fluxo de outras peças / componentes para a simulação de um projeto completo. Para isso a estrutura da Rede de Petri deverá ser adaptada para aplicação de hierarquias das Redes de Petri a fim de criar módulos fechados e, assim, simplificar a estrutura da Rede de Petri, tornando-a mais manuseável. Dentro desses módulos ter-se-ia o circuito relevante da Rede de Petri de cada componente conforme o exemplo acima. Outra possibilidade seria verificar junto aos fornecedores de componentes de compra externa a fim de se fazer o levantamento de quantas intervenções são feitas as ferramentas após o primeiro envio de amostras as organizações, assim como, a natureza das mesmas – simples / complexa – e, finalmente, o tempo de duração dessas mesmas intervenções para uma melhor calibração da simulação. Uma última proposta para a simulação da cadeia logística cujo dinamismo é associado, normalmente, a “incerteza” que é sempre uma preocupação constante. As cadeias logísticas estão cada vez mais suscetíveis a interrupções. A investigação de políticas para controlar / mitigar as interrupções torna-se uma necessidade para as empresas e um campo crucial da investigação neste tópico. Palavras-chave: Desenvolvimento de novos produtos, Engenharia concorrente, APQP, Portões de Qualidade, Maturação das peças, Estado congelado da peça e do processo de manufatura, Projeto de moldes, Moldes para a injeção de plásticos, Ensaios de injeção, Correção dos moldes, Redes de Petri.; The product development phase requires new solutions to present more elaborate and, objectively, cheaper products. Reducing time to market is the main objective of most companies, to enter the market sooner, increase their market share and maximize the return on their investments. To this end, one of the major objectives of companies today is to ensure that parts purchased from external suppliers are approved within the planned time so as not to jeopardize the schedule agreed between the organization and the final customer. In addition, it is important that the part be within specifications not only for easy integration of components within the organization, but also its functionality when the product is in use by end users This means that the manufacture of a product with the highest degree of maturity must be guaranteed within the time agreed with the customer to guarantee their satisfaction. The degree of maturity represents, as it were, the status of the project that meets all the needs of the client when he receives it and maintains the level of quality during the time of its use. However, it is observed that the parts are not mature enough for the start of series production and the deadlines are not met. The current methodology presents weaknesses in the monitoring of the degree of maturity and in the project deadlines for not considering the analysis of feasibility and the evolution compared to the results of simulation studies, associated with risk analysis, as important points in the process of developing new products (New Product Development / NPD). The objective of this thesis is to develop a proposal for monitoring the maturity of the part / the manufacturing process and a work model that correlates the cycle of tool interventions with the APQP and quality gates. It is also intended to validate this model and analyze the impact of a weak feasibility analysis through a pilot simulation based on Petri Nets. The simulation presented in the final part of the thesis serves to quantify how much an intervention in the tool represents in terms of time consumed. The results obtained demonstrate that the completion of the approval process for a simple injected plastic part may be compromised. If the part is not doing well in the feasibility analyzes and in the simulation studies, it will certainly not be close to SOP or when PPAP is to be approved. Functionality issues of the part / final product or, simply, the number of deviations in relation to specifications that are submitted for approval by the organization are the causes for the interventions of the tool / mold. Depending on what it is necessary to “correct”, the type of intervention in the tool or the duration or effectiveness of the tool is reflected in the delay in completing the project. The resulting number of tool interventions is huge because the recognition that this is a bad analysis of feasibility and / or misinterpretation or risk analysis of the results of the simulation studies is late To continue the work developed, a proposal for future work would be to integrate the flow of other parts / components for the simulation of a complete project. For this, the structure of the Petri Net must be adapted to apply hierarchies of the Petri Net in order to create closed modules and, thus, simplify the structure of the Petri Net, making it more manageable. Within these modules, there would be the relevant Petri Net circuit for each component, as shown in the example above. Another possibility would be to check with the suppliers of components of external purchase in order to make a survey of how many interventions the tools are made after the first sending of samples to organizations, as well as their nature - simple / complex - and, finally, the duration of these interventions for a better simulation calibration. A final proposal for the simulation of the logistics chain, whose dynamism is normally associated with “uncertainty”, which is always a constant concern. Logistics chains are increasingly susceptible to disruptions. Policy research to control / mitigate disruptions becomes a necessity for businesses and a crucial field of research on this topic. Keywords: New product development, Concurrent engineering, APQP, Quality gates, Maturation of parts, Frozen state of the part and manufacturing process, Mold design, Mold for plastic injection, Injection tests, Mold correction, Petri nets. Descrição: Tese de Doutoramento em Engenharia e Gestão Industrial, Universidade Lusíada, Vila Nova de Famalicão, 2021; Exame público realizado em 04 de Novembro de 2021 Fri, 01 Jan 2021 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/11067/6171 2021-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/11067/2332 Título: A integração de sistemas de gestão : concepção de modelo de sistematização e flexibilização da integração Autor: Rebelo, Manuel Ferreira Resumo: As normas de Sistemas de Gestão visam a eficiência e a eficácia das respostas das organizações à satisfação dos requisitos, necessidades e expetativas das Partes Interessadas, nos contextos em que se posicionam. A aplicação de uma norma é concretizada através da operacionalização do correspondente Sistema de Gestão, o qual é constituído por um conjunto de atividades e recursos cujo objetivo é dirigir e controlar a organização de forma coordenada nos domínios a que se referem os requisitos normativos. Com a crescente proliferação e diversidade de normas de Sistemas de Gestão, de que são exemplo: a ISO 9001 para o Sistema de Gestão da Qualidade; a ISO 14001 para o Sistema de Gestão Ambiental; a OHSAS 18001 para o Sistema de Gestão da Saúde e Segurança do Trabalho; a NP 4457 para o Sistema de Gestão da Investigação, Desenvolvimento e Inovação; a ISO 22301 para o Sistema de Gestão da Continuidade do Negócio e a ISO 55001 para o Sistema de Gestão de Ativos, entre tantas outras, emergem, nas organizações, ameaças e oportunidades e, portanto, problemas diversos que são geradores de ineficiências, destruição de valor e consequente perda de competitividade. Este novo enquadramento sugere uma reflexão sobre determinados aspetos nomeadamente no que concerne à implementação individualizada de múltiplos Sistemas de Gestão versus uma abordagem que visa a implementação integrada destes mesmos Sistemas. Decorre, também, que são necessárias estratégias, metodologias e modelos de estruturação que visem uma possível integração considerando, adicionalmente, diferentes níveis de integração. Assim, e face ao conjunto de questões identificadas que carecem de respostas no âmbito da integração de Sistemas de Gestão, foi desenvolvida a presente Tese de Doutoramento, em Engenharia de Gestão Industrial. A Tese resulta num conjunto abrangente, coerente, sequencial e relevante de trabalhos de investigação – submetidos e publicados em revistas de circulação internacional com revisão por pares - desenvolvidos no âmbito da integração de Sistemas de Gestão, relevando-se, em observação a princípios lean, a concepção de um modelo de sistematização e flexibilização da integração e consequente aplicação em contexto empresarial. A primeira parte - capítulo 2 - corresponde à Revisão de Literatura e apresenta de forma estruturada, detalhada e atualizada o Estado da Arte. A segunda parte - capítulo 3 - refere-se ao desenvolvimento de uma metodologia de suporte ao processo de integração de Sistemas de Gestão. É concluído que tornar requisitos de normas de SGs compatíveis, através da análise das suas similaridades, promove a integração e pode ser apresentada sob a forma duma matriz de compatibilidades. A terceira parte - capítulo 4 - refere-se ao desenvolvimento de um modelo genérico, para a integração dos três Sistemas de Gestão mais populares - Qualidade, Ambiente e Segurança -, de acordo com as normas ISO 9001; ISO 14001 e OHSAS 18001, respetivamente. A quarta parte - capítulo 5 - refere-se à concepção de um modelo para Sistemas Integrados de Gestão que, pelas suas características se apresentasse como flexível, integrador, evolutivo e lean. A quinta parte - capítulo 6 - refere-se à implementação, numa Empresa Industrial, do modelo concebido em concordância com a quarta parte desta Tese - capítulo 5 - visando avaliar da sua exequibilidade. O modelo revelou-se robusto, estruturado e gerível, proporcionando uma visão holística da gestão da Empresa e a inclusão futura de novos referenciais de Sistemas de Gestão. São também exploradas as diferentes perspetivas no que concerne ao conceito e definição de Sistema Integrado de Gestão A sexta parte - capítulo 7 - é relativa aos Fatores Críticos de Sucesso e, globalmente, são identificados vários aspetos que as organizações devem ter em conta a fim de serem capazes de gerir em antecipação, e de forma preventiva, a implementação de um Sistema Integrado de Gestão. A sétima parte - capítulo 8 - investiga as conexões entre Desenvolvimento Sustentável e Sistemas Integrados de Gestão. Neste ponto são identificadas vinte e quatro Partes Interessadas e vinte e cinco normas de Sistemas de Gestão e conjuntamente é apresentado um modelo de contextualização do Desenvolvimento Sustentável com os Sistemas Integrados de Gestão. Conclui-se que, na perspetiva da Excelência Empresarial, uma abordagem pró-ativa e um compromisso com a Produção Mais Limpa, suportada num Sistema Integrado de Gestão, resulta em poupanças relevantes acrescidas e contribui para o sucesso sustentado e desenvolvimento das organizações. Por último, a oitava parte - capítulo 9 - investiga e explora as potenciais contribuições da integração dos diversos Sistemas de Gestão como suporte para uma melhor e mais eficiente gestão coordenada de diferentes tipos de Risco. Neste ponto é discutida e proposta uma abordagem metodológica para suporte a uma Gestão Integrada do Risco em resultado da integração de Sistemas de Gestão, conforme o modelo – "genérico, flexível, integrador, evolutivo e lean" –, concebido de acordo com o quarto trabalho - capítulo 5; nota Abstract: Management Systems Standards are aimed at improving efficiency and effectiveness of organizational responses in order to satisfy the requirements, needs and expectations of the Interested Parties, in the contexts in which they are positioned. The application of a Standard is formalized through the operationalization of the corresponding Management System, which consist on a set of activities and resources to direct and control the organization in a coordinated manner in the domains to which the Standard requirements are related. With the increasing proliferation and diversity of Management Systems Standards, examples of which are: ISO 9001 for Quality Management System; ISO 14001 for Environmental Management System; OHSAS 18001 for Occupational Health and Safety Management System; NP 4457 for Research, Development and Innovation Management System; ISO 22301 for Business Continuity Management System and the ISO 55001 for Asset Management System, among several others, emerge in organizations threats and opportunities and thus several problems that are generators of inefficiencies, value destruction and consequently loss of competitiveness. This suggests a new framework regarding the implementation of multiple individualized Management Systems versus an approach to the integrated implementation of these same Systems. It also follows that the strategies, methodologies and models aimed at structuring a possible integration considering additionally levels of integration are required. So, and considering the set of unanswered questions identified in the scope of integration of individualized Management Systems, this PhD Thesis, in Engineering and Industrial Management, was developed. The Thesis is the result of an extensive, coherent, sequential and relevant research works – submitted and published in international peer reviewed journals - that were developed in the scope of Integrated Management Systems, considering lean principles, in the conception of a model for systematization and flexibilization of integration and subsequent application in the business context. The first part - chapter 2 - is the Literature Review and presents a structured, detailed and updated State of the Art. The second part - chapter 3 - is concerned with the development of a methodology to support the process of integration of Management Systems. It is concluded that to turn the requirements of Management Systems Standards compatible, through the analysis of their similarities, integration is promoted and can be presented by a matrix of compatibilities. The third part - chapter 4 - refers to the development of a generic model for integration of the three most popular Management Systems - Quality, Environment and Safety - ISO 9001; ISO 14001 and OHSAS 18001, respectively. The fourth part - chapter 5 - is related to the conception of a model for Integrated Management Systems which, due to its characteristics, is designated as a flexible, integrator, evolutionary and lean. The fifth part - chapter 6 - refers to the implementation, in an Industrial Enterprise, of the model for Integrated Management Systems conceived according to the fourth part, in order to evaluate its feasibility. The model has proved to be robust, structured and manageable, while giving a holistic view of the Company's management and the inclusion, in future, of new Management System Standards. Several concepts and definitions are presented and discussed regarding Integrated Management System. The sixth part - chapter 7 - is related to Critical Success Factors. Globally the accomplished research has identified several CSF that organizations must take into account in order to be able to manage in anticipation and in a preventive way the implementation of an Integrated Management System. The seventh part - chapter 8 - investigates the connection between Sustainable Development and Integrated Management Systems. It has been identified twenty-four Interested Parties and twenty-five Management Systems Standards that led to the proposal of a model of contextualization of Sustainable Development with Integrated Management Systems. This part shows that, in the perspective of Business Excellence, a proactive approach and a commitment with Cleaner Production, supported in an Integrated Management System, brings significant added savings to the sustained success and development of organizations. Finally, the eighth part - chapter 9 - investigates and explores the potential contributions of integration of various standardized Management Systems as support for a better and more efficient coordination of the different types of Risk. In this work it is proposed a methodological approach to support Integrated Risk Management as a result of the integration of several standardized Management Systems, according to the presented model - "generic, flexible, integrative, evolutionary and lean" - conceived according to fourth work - chapter 5 Descrição: Tese de Doutoramento em Engenharia e Gestão Industrial, Universidade Lusíada de Vila Nova de Famalicão, 2014; Exame público realizado em 24 de Abril de 2015 Wed, 01 Jan 2014 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/11067/2332 2014-01-01T00:00:00Z