Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e Gestionale - Tesi di Dottorato

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Questa collezione raccoglie le Tesi di Dottorato afferenti al Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e Gestionale dell'Università della Calabria.

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    Process design optimization based on metamodeling and metaheuristic techniques
    (2015-12-16) Ciancio, Claudio; Pagnotta, Leonardo; Ambrogio, Giuseppina
    This dissertation explores the use of mathematical and statistical tools to analyze, control and optimize manufacturing processes. Table 8.1 summarizes the topics analyzed and the contributions of this dissertation. The main topic discussed in this thesis is related to the features that have to be taken into account to select, according to the analyzed process: 1. the metamodel technique; 2. the sampling strategy; 3. the optimization algorithm All these problems were analyzed from two di erent point of views. Attacking the problems from a Computer Science angle has led to the development of a general version of the methodologies. In contrast, it is also crucial to analyze the process from a mechanical point of view trying to detect peculiarities that may simplify the computational e ort to solve the problem making use of the available knowledge. Chapter 2 provides a brief introduction of the most used approaches to de ne input-output relationships. It is pointed out that each technique is a ected by many limitations that could signi cantly a ect the accuracy of the model under certain conditions.Table 8.1: Dissertation Contributions. Chapter Theory Applications Chapter 1 Introduction, research statement and scope of the thesis Chapter 2 Machine learning techniques introduction Impression die forging Chapter 3 Heuristic technique to optimize neural network performance Extrusion, rolling and shearing Chapter 4 Kriging metamodel for mixed continuous/discrete problems Incremental sheet forming: thickness distributon Chapter 5 Manufacturing processes problem modeling Incremental sheet forming: temperature prediction Chapter 6 Adaptive KPI prediction based on response surface projection through similarity function Remote laser welding Chapter 7 Multi Objective Techniques. Development of a GDE3 based algorithm. Porthole extrusion Chapter 3 discusses the use of heuristic algorithms to solve these limitations. Di erent techniques were developed to improve the performance of a neural network metamodel. In particular three heuristics were developed and used to: 1. select the network architecture; 2. select the starting weights; 3. reduce the training time through an hybrid algorithm (simulated annealing+ backpropagation) Chapter 4 presents a novel kriging metamodel to solve problem characterized by both continuous and discrete variables. The model was coupled with a customized sampling strategy to reduce the number of experiments to reach a required accuracy. Typically, a speci c DoE method is most suitable in combination with each individual metamodel formulation. The proposed designs try to maximize a space- lling property. This feature assures a balanced predictive performance of the approximation model throughout the investigated model space. To collect training data e ciently, the locations for sampling points have to be chosen systematically thus assuring a maximum gain in information with minimal e ort. In particular the space lling criterion was considered only around a feasible region denoted as process window. Chapter 5 discuss the use of customized model based on prior knowledge of the process. According to that chapter 6 presents a new methodology with which a metamodel is developed making use of qualitative knowledge and/or historical data on similar problems. The metamodel try to iteratively develop new response surfaces through a geometrical projection based on a similarity function. Finally chapter 7 discuss the use of evolutionary algorithm to solve multi objective problems making use of the previous developed metamodel. To conclude, it is believed that this dissertation explores machine learning and optimization techniques for manufacturing from many angles, and that several of the ideas presented here will be useful both in practice and for theoretic studies
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    Inositol pyrophosphates in dictyostelium discoideum: developing the model
    (2013-10-22) Pisani, Francesca; Grandinetti, Lucio; Rose, Giuseppina; Saiardi, Adolfo
    Il lavoro di tesi qui presentato è stato realizzato in collaborazione con il Dr. Adolfo Saiardi che attualmente lavora al Medical Research Council Laboratory for Molecular Cell Biology (LMCB), all'interno del campus della University College London (UCL), a Londra. Da diversi anni il Dr. Saiardi si occupa dello studio degli inositoli polifosfati, importanti molecole di segnale che svolgono un ruolo sostanziale in diverse patologie umane come il cancro, il diabete e l'obesità. Il più descritto tra queste molecole è il fattore di rilascio del calcio I(1,4,5)P3 o (IP3) che rappresenta un classico esempio di secondo messaggero utilizzato nella trasduzione del segnale cellulare. Negli ultimi anni il ruolo fisiologico degli inositoli polifosfati ha suscitato un forte interesse da parte della comunità scientifica in quanto sarebbe interessante capire quali funzioni svolgono gli inositoli che contengono nel loro interno legami pirofosforici ovvero legami ad alta energia. I più caratterizzati e descritti tra gli inositoli pirofosfati sono l’IP7 o PP-IP5 e l’IP8 o [PP]2-IP4. I legami ad alta energia presenti in queste molecole costituiscono un importante potenziale energetico per diverse reazioni molecolari e la loro particolare struttura suggerisce come queste molecole possano rappresentare una nuova classe di secondi messaggeri con funzioni importanti ma ancora non completamente note. Inoltre, la recente scoperta che il gruppo fosfato, presente nella frazione pirofosforica della molecola, possa essere donato direttamente alle proteine prefosforilate ha permesso di ipotizzare l’esistenza di un nuovo tipo di modificazione post-traduzionale e potrebbe aprire un altro campo in quello che è il già così vasto settore di ricerca della trasduzione del segnale. Considerato che l’inositolo è stato utilizzato nel corso dell'evoluzione per produrre diverse molecole di segnale metabolicamente interconnesse, l'obiettivo principale della ricerca è stato quello di comprendere come molecole antichissime quali gli inositoli polifosfati, con funzioni limitate, si possano essere evolute fino a generare il sofisticato sistema di molecole di segnale presente nelle nostre cellule. Utilizzando un’ameba unicellulare, Dictyostelium discoideum, che condivide molti percorsi metabolici con gli organismi superiori e possiede caratteristiche peculiari che lo rendono un buon organismo modello, abbiamo cercato di sviluppare un sistema in cui analizzare il metabolismo degli inositoli pirofosfati e le vie di segnalazione in cui queste molecole sono implicate. Nel complesso, i risultati ottenuti ci permettono di affermare che Dictyostelium non solo possiede IP6 ma anche gli inositoli pirofosfati che da esso derivano; la sintesi di IP7 e IP8 non è però indotta dall’cAMP come precedentemente riportato. Per di più, i livelli di IP8 riscontrati nella fase vegetativa del ciclo vitale di Dictyostelium sono molto più alti rispetto a quanto pubblicato in precedenza. Siamo anche riusciti ad identificare altre due importanti molecole di segnale: IP5 (Dictyostelium ne possiede tre diverse isoforme) e IP9. Questi risultati sono riportati in un articolo scientifico ‘Analysis of Dictyostelium discoideum inositol pyrophosphate metabolism by gel electrophoresis’ (PlosOne – In corso di stampa). Nella prima parte del mio programma di Dottorato ho inoltre collaborato ad uno studio rivolto a valutare il ruolo svolto dalla variabilità dei geni che codificano per le ossido nitrico sintasi (NOS) nell’invecchiamento umano. I risultati di tale studio hanno portato ad una pubblicazione scientifica, ‘Common polymorphisms in nitric oxide synthase (NOS) genes influence quality of aging and longevity in humans’ (Biogerentology), riportata in appendice.
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    Modelli integrati di analisi di sopravvivenza applicati alla prognosi del trapianto renale
    (2013-12-23) Lofaro, Danilo; Conforti, Domenico; Guido, Rosita
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    Ottimizzazione di impianti di trigenerazione con accunule termico
    (2013-10-10) Arcuri, Paolo; Florio, Gaetano; Grandinetti, Lucio