POLITesi - Archivio digitale delle tesi di laurea e di dottorato (Politecnico di Milano)
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Enhancing BIM model quality for a sustainable information modeling workflow : the structural system case
No full textLAUREA MAGISTRALEL'integrazione della Valutazione del Ciclo di Vita (LCA) nei flussi di lavoro del Building Information Modeling (BIM) sta assumendo un ruolo sempre più centrale nella promozione della sostenibilità nel settore delle costruzioni. Tuttavia, l'applicazione pratica presenta ancora difficoltà, soprattutto a causa di scambi di dati incompleti o incoerenti nei formati Industry Foundation Classes (IFC), in particolare nel dominio strutturale. Sebbene componenti strutturali come acciaio e calcestruzzo rappresentino una quota significativa del carbonio incorporato, sono spesso trascurati negli studi sull'integrazione BIM–LCA.
Questa tesi esplora l’uso dello standard Information Delivery Specification (IDS) per migliorare la qualità e la coerenza dei dati IFC nei modelli strutturali destinati all’analisi LCA. È stato modellato un edificio in acciaio con Tekla Structures ed esportato in formato IFC. In base ai requisiti informativi di One Click LCA, è stato definito uno schema IDS con particolare attenzione a parametri chiave come i materiali, i volumi e le classificazioni. Il modello è stato validato utilizzando usBIM.IDS e successivamente corretto in modo iterativo per garantire la conformità alle specifiche.
Il flusso di lavoro proposto mostra come IDS possa supportare l’identificazione preventiva di dati mancanti o non conformi prima dell’importazione dei modelli IFC nei software LCA. Sebbene lo studio si basi su un singolo caso, i risultati offrono spunti utili per strategie di validazione orientate al miglioramento della qualità dei dati e dell’interoperabilità. L’obiettivo non è il calcolo diretto degli impatti ambientali, ma piuttosto l’abilitazione di uno scambio dati strutturato e verificabile, a supporto di valutazioni più affidabili.
Questo lavoro contribuisce alla comprensione dell’uso degli standard openBIM, con particolare attenzione alla gestione della qualità delle informazioni nei modelli strutturali, nelle fasi iniziali del progetto.The integration of Life Cycle Assessment (LCA) into Building Information Modeling (BIM) workflows is increasingly important in promoting sustainability in construction. However, effective implementation remains challenging due to incomplete or inconsistent data exchange, particularly when using Industry Foundation Classes (IFC) in the structural domain. Although structural components such as steel and concrete contribute significantly to embodied carbon, they are often overlooked in BIM–LCA integration studies.
This thesis investigates the use of the Information Delivery Specification (IDS) to improve the quality and consistency of IFC data for structural models intended for LCA. A steel structure was modeled in Tekla Structures and exported as an IFC file. An IDS schema was created based on the information requirements of One Click LCA, focusing on critical parameters such as material definitions, volumes, and classification. The model was validated using usBIM.IDS, and corrected iteratively to match the defined specifications.
The proposed workflow demonstrates how IDS can help identify missing or misaligned data before IFC models are imported into LCA tools. Although the research is based on a single case study, the findings offer practical insights into model validation strategies that support better data quality and interoperability. The focus is not on environmental impact calculations themselves, but rather on enabling structured, verifiable data exchange that makes such assessments more reliable.
This study contributes to the broader understanding of openBIM standards, especially in the context of information quality management for structural models used in early design-phase sustainability considerations
Methods for road vehicles ride comfort optimization
No full textDOTTORATOLa tesi si concentra sui metodi di ottimizzazione per migliorare il comfort di marcia nei veicoli stradali, con particolare attenzione all’efficienza computazionale nell'ottimizzazione delle sospensioni, al bilanciamento tra risparmio energetico e comfort longitudinale nelle strategie di eco-driving e alla valutazione del comfort di marcia mediante simulatori di guida. Il comfort di marcia ha un impatto significativo sull’esperienza, sulla sicurezza e sulla salute degli occupanti. Con l’aumento dell’uso di modelli ad alta fedeltà che richiedono risorse computazionali elevate, sono essenziali algoritmi di ottimizzazione efficienti per ottenere un comfort ottimale riducendo il costo computazionale. Inoltre, la guida autonoma (AD) e i sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) hanno modificato i requisiti di comfort, poiché il ruolo del conducente si sposta da controllore del veicolo a supervisore, o persino a passeggero completamente libero. I simulatori di guida stanno inoltre diventando strumenti fondamentali per testare e ottimizzare il comfort di marcia, consentendo agli ingegneri di affinare i progetti senza la necessità di prototipi fisici, riducendo i costi e migliorando le prestazioni.
Dal punto di vista dell’efficienza computazionale, viene proposto un framework di ottimizzazione basato su un surrogato multi-fedeltà, che combina la regressione a kernel estesa (EKR) con il metodo del vincolo normale approssimato (ANC), per l'ottimizzazione delle sospensioni. Il framework proposto è confrontato con algoritmi noti. Un modello analitico lineare di un quarto di veicolo e un modello multibody non lineare sono scelti rispettivamente come modelli a bassa e alta fedeltà. L’efficienza del framework è valutata rispetto a noti algoritmi di ottimizzazione e applicata a diversi tipi di veicoli. I risultati mostrano che, nell’ottimizzazione delle sospensioni, il metodo proposto richiede in media un minor numero di simulazioni ad alta fedeltà per ottenere un singolo punto di Pareto rispetto ad altri algoritmi, dimostrando un forte potenziale nell’affrontare efficacemente ed efficientemente problemi di ottimizzazione delle sospensioni.
Per studiare una strategia di eco-driving basata sulla tecnica "pulse and glide" (PnG), è stata effettuata un'ottimizzazione a singolo obiettivo considerando il vincolo sul jerk longitudinale per bilanciare il consumo energetico e il comfort longitudinale in un veicolo elettrico a batteria (BEV). È stato impiegato un metodo di ottimizzazione in due fasi per ottenere la soluzione ottimale. Nella prima fase, è stata generata e addestrata una rete neurale (NN) per ottenere una soluzione approssimata utilizzando un algoritmo genetico (GA). Nella seconda fase, l'ottimizzazione è stata eseguita sul modello fisico, utilizzando la soluzione ottimale della prima fase come punto di partenza. I risultati mostrano che la strategia PnG ottimale consente un risparmio energetico fino al 5% rispetto alla strategia a velocità costante (CS) senza considerare il comfort. Se il comfort viene considerato, il risparmio si riduce a circa l'1%. Inoltre, è stato condotto un esperimento soggettivo presso il DriSMi del Politecnico di Milano per valutare la correlazione tra i risultati numerici dell’ottimizzazione e la percezione soggettiva del comfort da parte degli occupanti, dimostrando che il simulatore di guida è uno strumento promettente per una valutazione rapida e affidabile del comfort longitudinale. Per confermare il ruolo del simulatore nella valutazione delle soglie di comfort, è stato condotto un esperimento completo utilizzando il metodo up-down per identificare le soglie di jerk, che si sono rivelate coerenti con quelle ottenute dai test su veicoli reali. Infine, un’ottimizzazione multi-obiettivo della strategia PnG ha fornito un insieme di soluzioni Pareto ottimali che bilanciano l’efficienza energetica e il comfort, con punti vicini alla soglia di fastidio soggettivo verificati tramite test in simulatore, confermando ulteriormente tali soglie.
Per ridurre le risposte trasversali all’ingresso e garantire che le direzioni di ingresso e uscita siano allineate per essere efficacemente trasmesse alla posizione target in un simulatore a spettro completo per la valutazione del comfort e del NVH, viene presentato un approccio di ottimizzazione completo per i supporti del sedile. Un modello dinamico multibody flessibile è stato inizialmente creato e validato tramite un esperimento modale. Per migliorare l’efficienza dell’ottimizzazione, è stato impiegato un modello surrogato basato sulla metodologia delle superfici di risposta (RSM), sostituendo il modello fisico nel processo di ottimizzazione. Per risolvere il problema di ottimizzazione multi-obiettivo, è stato utilizzato il metodo della somma pesata. Il design ottimale raggiunge una riduzione massima del 57,7% del crosstalk. Infine, considerando la significativa differenza nella rigidità ottimale tra i supporti anteriori e posteriori, la disposizione dei supporti del sedile è stata modificata, aggiungendo due supporti extra nella parte posteriore e distribuendo uniformemente la rigidità ottimale. La nuova configurazione si è rivelata efficace nella riduzione del crosstalk delle vibrazioni.The thesis focuses on optimization methods for enhancing ride comfort in road vehicles, with a focus on improving computational efficiency in suspension optimization, balancing energy savings with longitudinal comfort in eco-driving strategies, and evaluating ride comfort by using driving simulators. Ride comfort significantly impacts occupant experience, safety, and health. With the increased use of high-fidelity models that require substantial computational resources, efficient optimization algorithms are essential to achieve optimal ride comfort while minimizing computational demands. Furthermore, automated driving (AD) and advanced driver assistance systems (ADAS) have changed comfort requirements as the driver’s role shifts from vehicle controller to supervisor, or even a fully liberated passenger. Additionally, driving simulators have increasingly become essential for testing and optimizing ride comfort, allowing engineers to refine designs without physical prototypes, reducing costs and enhancing performance.
From the perspective of improving computational efficiency, a multi-fidelity surrogate-based optimization framework, which combines extended kernel regression (EKR) and approximate normal constraint (ANC) method, is proposed for a suspension optimization problem. The proposed framework is compared with well-known algorithms. A linear quarter car analytical model and a nonlinear multibody model are selected as the low-fidelity and high-fidelity models, respectively. The efficiency of the proposed optimization framework is evaluated against well-known optimization algorithms and applied across various vehicle types. Results indicate that, when used for suspension optimization, the proposed method requires less high-fidelity simulations on average to obtain a single Pareto point than other algorithms, demonstrating strong potential for effectively and efficiently addressing suspension optimization problems.
To investigate an eco-driving cruise strategy, so-called pulse and glide (PnG), a single objective optimization considering the ride comfort constraint on longitudinal jerk was performed to balance energy consumption and longitudinal comfort in a battery electric vehicle (BEV). A two-step optimization method was employed to obtain the optimal solution. In the first stage, a neural network (NN) is generated and trained to get an approximated optimal solution by using a genetic algorithm (GA), and in the second stage, the optimization is performed on the physical model and the optimal solution of the first stage is used as a starting point. The result shows that the optimal PnG strategy can save up to 5\% of energy compared with the constant speed (CS) strategy without the constraint of ride comfort. If comfort is considered, a reduction of about 1\% can be found. Furthermore, a subjective experiment for subjective-objective correlation is conducted by using a dynamic driving simulator at DriSMi of Politecnico di Milano. The result shows that the numerical result of the optimization has been correlated to the occupants' subjective comfort perception, demonstrating the driving simulator is a promising tool for a fast and reliable subjective evaluation of longitudinal ride comfort. To confirm the simulator’s role in evaluating comfort thresholds, a comprehensive experiment using the up-down method identified jerk thresholds, aligning well with thresholds obtained from real cars. Finally, a multi-objective optimization of the PnG strategy provided a Pareto optimal set balancing energy efficiency and comfort, with points near the subjective annoyance threshold verified through simulator testing, further confirming these thresholds.
With the aim of reducing cross-directional responses to the input and ensuring that input and output directions align to be effectively transmitted to the target location in a full-spectrum simulator for ride comfort and NVH evaluation, a comprehensive optimization approach of seat bushings is presented. A flexible multibody dynamic model is first created and validated through a modal experiment. To enhance optimization efficiency, a surrogate model based on the response surface methodology (RSM) is employed, replacing the physical model during the optimization process. To solve the multi-objective optimization problem, the weighted sum method is utilized. The optimal design achieves a maximum of 57.7\% improvement in terms of crosstalk reduction. Finally, considering the significant difference in optimal stiffness between the front and rear bushings, the layout of the seat bushings has been modified, adding two extra bushings in the rear and evenly distributing the optimal stiffness. The modified layout is still effective in reducing vibration crosstalk.DIPARTIMENTO DI MECCANICASustainable Mobility36CHELI, FEDERICOBERNASCONI, ANDRE
Nonlinear rotordynamic model of a gas turbine: coupling effects of the thrust bearing on axial vibrations
Get PDFLAUREA MAGISTRALELe vibrazioni sub-sincrone (SSV) nella direzione assiale si osservano spesso sia nelle grandi turbine a gas per la produzione di energia, sia nei piccoli turbocompressori automobilistici. Tali vibrazioni, che si manifestano a frequenze inferiori rispetto alla velocità di rotazione dell’albero, possono raggiungere ampiezze elevate e compromettere l’integrità strutturale del sistema. Le SSV assiali possono essere innescate da vibrazioni laterali, dando origine a una dinamica accoppiata assiale-laterale, governata dal comportamento del cuscinetto reggispinta idrodinamico, che genera forze e coppie non lineari secondo l’equazione di Reynolds.
Questo tesi ha l’obiettivo di analizzare le vibrazioni SSV assiali e sviluppare un modello rotodinamico per una turbina a gas di media potenza (circa 100 MW), capace di rappresentare accuratamente l’accoppiamento non lineare tra le dinamiche assiali e laterali.
Considerando l’elevato costo computazionale della soluzione diretta del modello basato sull’equazione di Reynolds, vengono proposte due strategie alternative per il calcolo delle forze e delle coppie generate dal cuscinetto: una rete neurale artificiale di tipo feed-forward e un interpolatore, entrambi addestrati su un insieme di dati ottenuto da simulazioni realizzate separatamente in MATLAB. Si eseguono anche simulazioni numeriche nel dominio del tempo, considerando le reali forze sviluppate dal meato d’olio, per essere confrontate con il modello semplificato.
I modelli lineare e non lineare vengono quindi confrontati in termini di accuratezza e prestazioni computazionali. Dalle simulazioni numeriche di forzamento assiale sinusoidale, si osservano effetti non lineari, quali le frequenze di intermodulazione. La frequenza propria assiale dipende dal carico assiale statico. A basso carico assiale statico, rigidezza e smorzamento ridotti causano SSV assiali di ampiezza elevata. L’effetto di accoppiamento indotto dal cuscinetto assiale si intensifica quando la ralla si avvicina ai lati del cuscinetto.
Il modello sviluppato costituisce una base solida per sviluppi futuri, finalizzati a includere ulteriori effetti rilevanti non considerati in questo studio.Sub-synchronous vibrations (SSV) in the axial direction can be observed in both large gas turbines for power generation and small automotive turbochargers. Such vibrations, occurring at frequencies lower than the shaft’s rotational speed, can reach significant amplitudes and pose a risk to structural integrity. Axial SSV can be triggered by lateral vibrations, resulting in coupled axial-lateral dynamics usually governed by the hydrodynamic thrust bearing. This component generates nonlinear forces and moments according to the Reynolds equation.
This work aims to investigate axial SSV and develops a rotordynamic model for a medium-sized (~100 MW) gas turbine capable of capturing the nonlinear coupling between axial and lateral dynamics. Due to the high computational cost of directly solving the Reynolds model, two approaches are proposed to compute bearing forces and moments: a feed-forward artificial neural network and an interpolator, both trained on datasets generated via offline MATLAB simulations. Time-domain numerical simulations with real oil film forces are also performed and compared to simplified model.
The linearized and nonlinear models are compared in terms of accuracy and computational efficiency. From numerical simulations of sinusoidal axial forcing of the unbalanced shaft, nonlinear effects are observed, such as intermodulation frequencies. Axial eigenfrequency depends on the static axial load. At low magnitude static axial load, reduced stiffness and damping cause large axial SSV. Coupling effects induced by the thrust bearing intensify when the collar approaches the bearing sides.
The resulting framework provides a foundation for further extensions to account for additional relevant effects beyond the scope of this study
A UHF RFID sniffer for the Flipper Zero platform
No full textLAUREA MAGISTRALELa tecnologia RFID UHF ha guadagnato una notevole diffusione nel mercato RFID nel
corso degli ultimi anni, trovando applicazione in vari settori come l'asset-tracking, il pedaggio dei veicoli, e la gestione delle catene di approvvigionamento.
La sicurezza dei sistemi RFID UHF rimane limitata dalla necessità di impiegare tag a
basso costo, il che favorisce l'implementazione di misure di sicurezza semplici ma deboli.
Nonostante ciò, la ricerca sulla sicurezza dei sistemi RFID UHF registra una mancanza di
strumenti di analisi portatili e pratici. Per colmare parzialmente questo vuoto, abbiamo
sviluppato uno strumento software per la piattaforma Flipper Zero avente l'obiettivo di
intercettare le comunicazioni UHF inviate da un lettore a un tag, decodificarle e recuperarne il contenuto.
Il software è stato implementato in C e comunica con un modulo radio esterno per la
cattura dei segnali. Le prove svolte con dispositivi conformi agli standard attuali, volte
a simulare un attacco di intercettazione dei dati, hanno dimostrato che il nostro software
è in grado di intercettare i comandi inviati da un lettore, decodificarli e recuperarne il
contenuto.
Sebbene i vincoli hardware impediscano la ricezione delle risposte dei tag, il nostro strumento rappresenta una solida base per sviluppi futuri, che potrebbero includere l'implementazione di un'interfaccia grafica, la possibilità di salvare i segnali catturati su file, nonché
il supporto all'intero set di comandi definiti dagli standard attuali.Ultra-High Frequency (UHF) RFID technology has been gaining significant traction in
the RFID market over the past few years, finding applications in various sectors such as
asset tracking, vehicle tolling, and supply chain management.
The security of UHF systems remains constrained by the need for low-cost tags, which
favors the implementation of simple, but weak, security measures. Nonetheless, UHF
security research shows a lack of practical, portable tools for analysis. To partly fill this
gap, we developed a software tool for the Flipper Zero platform aiming to intercept UHF
communications sent on the forward link, decode them and retrieve their content.
The software was implemented in C and communicates with an external radio module for
the capture of the signals. We evaluated it with sample devices compliant with the current
standards to simulate an eavesdropping attack scenario, and we demonstrated that our
software is capable of intercepting the commands issued by a reader, decode them and
retrieve their content.
While hardware constraints prevent the reception of tag responses, our tool lays a strong
foundation for future developments, which could include the implementation of a GUI,
the possibility to save captured signals to file, as well as support the full set of commands
defined by the current standards
CFD study of a heavy-duty compression ignition methanol engine
No full textLAUREA MAGISTRALECon l'inasprimento delle normative mondiali sulle emissioni e sulla dipendenza dai combustibili fossili, si assiste a un crescente spostamento verso i combustibili rinnovabili e a basse emissioni di carbonio, come i carburanti elettronici. Questa transizione è particolarmente importante in settori come il trasporto marittimo, dove l'elettrificazione rimane impraticabile a causa dell'elevata richiesta di energia e dei vincoli operativi. In questo contesto, il metanolo è emerso come un promettente e-carburante per i motori a combustione interna.
Il metanolo è un carburante alternativo efficiente grazie alla sua versatile produzione da fonti fossili, biomasse o elettricità rinnovabile tramite la cattura del carbonio. La sua forma liquida a condizioni ambientali consente un facile stoccaggio e utilizzo all'interno delle infrastrutture esistenti. Non avendo legami carbonio-carbonio, il metanolo consente una combustione più pulita e offre un potenziale di riduzione delle emissioni. La sua elevata resistenza all'urto favorisce inoltre la progettazione di motori ad alta efficienza. Tuttavia, la sua applicazione nei motori ad accensione spontanea è difficile a causa delle scarse proprietà di autoaccensione e dei forti effetti di raffreddamento.
Questa tesi studia la conversione di un motore diesel per impieghi gravosi per funzionare esclusivamente a metanolo, mantenendo l'accensione per compressione. Lo studio si concentra su un motore Volvo Penta D13 da 12,8 litri e 6 cilindri, originariamente progettato per applicazioni marine. L'obiettivo è quello di mantenere il concetto di CI e ridurre al minimo le modifiche hardware, consentendo una transizione pratica e scalabile. La ricerca esplora diverse strategie di accensione per risolvere i limiti del metanolo, tra cui l'iniezione singola, l'iniezione pilota e l'accensione assistita da candelette.
Viene utilizzata una metodologia basata sulla simulazione, che combina la modellazione monodimensionale del motore in GT-Power con simulazioni CFD tridimensionali ad alta fedeltà in CONVERGE. Questi modelli valutano il comportamento della combustione, la stabilità dell'accensione e la formazione di emissioni in condizioni di pieno carico e di carico parziale. Sono stati incorporati sottomodelli dettagliati per la dinamica degli spruzzi, il rilascio di calore e la previsione delle emissioni, per catturare i complessi processi all'interno del cilindro della combustione del metanolo.
I risultati dimostrano che, con un adeguato supporto all'accensione e strategie di controllo, il metanolo può ottenere una combustione affidabile e prestazioni competitive rispetto al gasolio convenzionale. Sebbene il metanolo si dimostri promettente nel ridurre le emissioni di CO, HC e fuliggine, restano da affrontare le sfide legate al controllo degli NOx e all'affidabilità dell'avviamento a freddo. Le analisi di sensibilità evidenziano l'importanza del posizionamento della candeletta, dei tempi di iniezione e delle condizioni di aspirazione per ottimizzare le prestazioni.
In conclusione, questo lavoro contribuisce al crescente numero di ricerche sulla propulsione marina a basse emissioni di carbonio, dimostrando che il metanolo è un carburante alternativo tecnicamente valido e più pulito per i motori ad accensione spontanea, a condizione che vengano implementate specifiche strategie di accensione e di gestione termica.As global regulations tighten around emissions and dependence on fossil fuels, there is a growing shift towards renewable and low-carbon fuels such as e-fuels. This transition is particularly relevant in sectors like marine transportation, where electrification remains impractical due to high energy demands and operational constraints. In this context, methanol has emerged as a promising e-fuel for internal combustion engines.
Methanol is a efficient alternative fuel due to its versatile production from fossil sources, biomass, or renewable electricity via carbon capture. Its liquid form at ambient conditions allows easy storage and use within existing infrastructure. With no carbon–carbon bonds, methanol enables cleaner combustion and offers potential for lower emissions. Its high knock resistance also supports high-efficiency engine designs. However, its application in compression ignition engines is challenging due to poor autoignition properties and strong cooling effects.
This thesis investigates the conversion of a heavy-duty diesel engine to operate solely on methanol while maintaining compression ignition. The study focuses on a 12.8-litre, 6-cylinder Volvo Penta D13 engine, originally designed for marine applications. The objective is to retain the CI concept and minimise hardware modifications, enabling a practical and scalable transition. The research explores various ignition strategies to address methanol’s limitations, including single injection, pilot injection, and glow plug-assisted ignition.
A simulation-based methodology is employed, combining one-dimensional engine modelling in GT-Power with high-fidelity three-dimensional CFD simulations in CONVERGE. These models evaluate combustion behaviour, ignition stability, and emission formation under full-load and part-load conditions. Detailed sub-models for spray dynamics, heat release, and emission predictions are incorporated to capture the complex in-cylinder processes of methanol combustion.
The findings demonstrate that, with appropriate ignition support and control strategies, methanol can achieve reliable combustion and competitive performance compared to conventional diesel fuel. While methanol shows promise in reducing CO, HC, and soot emissions, challenges remain in achieving NOx control and cold-start reliability. Sensitivity analyses highlight the importance of glow plug placement, injection timing, and intake conditions in optimising performance.
In conclusion, this work contributes to the growing body of research on low-carbon marine propulsion by showing that methanol is a technically viable and cleaner alternative fuel for CI engines, provided that specific ignition and thermal management strategies are implemented
A black-box optimization approach to the UAV coverage problem using N+1 drones
No full textLAUREA MAGISTRALEI velivoli senza pilota (UAV) si sono affermati come una soluzione versatile in molteplici campi, tra cui la sorveglianza, il monitoraggio e la fornitura di connettività in situazioni critiche. Di particolare interesse è l'applicazione degli UAV come stazioni base aeree (ABS), in grado di garantire connettività wireless veloce e affidabile in scenari privi di infrastrutture fisse, come aree remote o ambienti urbani soggetti a disservizi.
Questa tesi introduce un approccio di ottimizzazione black-box per massimizzare la Quality of Service (QoS) fornita da una flotta di N+1 UAV distribuiti in uno spazio di ricerca bidimensionale. Tale strategia si basa sul paradigma Set Membership Global Optimization (SMGO), particolarmente adatto a problemi in cui la funzione obiettivo non è nota in forma analitica e le valutazioni si basano su simulazioni complesse.
A partire da lavori precedenti basati su N droni, questo studio propone l’integrazione di un UAV aggiuntivo, consentendo di valutare N+1 combinazioni di dispiegamento in ogni iterazione. Questo approccio fornisce più campioni per passo, accelerando significativamente la convergenza verso soluzioni ottimali. Per assegnare le posizioni generate dall’SMGO agli UAV disponibili, è stato impiegato l’algoritmo ungherese. A partire da questo schema sono state sviluppate diverse varianti funzionali, ognuna caratterizzata da differenti strategie di assegnazione e raccolta delle valutazioni.
I risultati sperimentali ottenuti confermano che l’introduzione dell’UAV aggiuntivo e l’impiego di tecniche avanzate di campionamento migliorano sensibilmente l’efficienza del processo di ottimizzazione, riducendo il tempo di convergenza e aumentando la copertura, con potenziale applicabilità a scenari reali basati su reti di UAV.Unmanned aerial vehicles (UAVs) have established themselves as a versatile solution in multiple fields such as surveillance and monitoring, among others. Of particular interest is the application of UAVs serving as aerial base stations (ABS). Several studies have shown that, in scenarios where there is no fixed telecommunications infrastructure, using UAVs can provide fast and reliable wireless connectivity. This strategy can be especially useful in situations such as providing services in remote areas without access to traditional networks, or in urban areas facing service disruptions and limitations.
This thesis introduces a black-box optimization approach to maximize the Quality of Service (QoS) provided by a fleet of N+1 UAVs appropriately deployed in a two-dimensional search space. This method is particularly suitable in cases where system evaluations rely on complex tests or real-world environments that do not permit the use of direct analytical modelling. To address this limitation, an optimization strategy based on the Set Membership Global Optimization (SMGO) paradigm is used.
Building upon previous work where the SMGO was employed using N UAVs to maximize user service coverage, i.e. to provide the maximum QoS, this study explores the benefits of incorporating an additional drone (N+1). In each iteration, N candidate positions are generated, and only N drones are deployed at a time, leaving one inactive. This enables the evaluation of N+1 unique deployment combinations of N UAVs, effectively providing N+1 parallel samples per iteration. This strategy enriches the optimization process with more data per step, significantly accelerating convergence toward the optimal deployment.
In order to assign the newly generated positions by the SMGO to the N+1 available UAVs, the Hungarian Algorithm has been employed. Based on this framework, several functional variants have been developed, each incorporating different position assignment and sampling strategies.
The performance of the proposed method is assessed based on experimental results. The outcomes obtained confirm that the use of one additional UAV in the algorithm substantially improves the convergence speed, highlighting the method's potential for enhancing UAV-based network deployment
Comparative perspectives on social housing: strategic systems and operative practices from Europe to Mexico
Get PDFLAUREA MAGISTRALEQuesta tesi indaga le sfide strutturali e le opportunità di riforma del sistema di edilizia sociale in Messico attraverso un'analisi comparativa a doppio livello con quattro paesi europei: Italia, Francia, Paesi Bassi e Austria. Incentrata su quattro carenze principali — qualità dell’abitazione, accessibilità economica, sviluppo periferico e sostenibilità finanziaria — la ricerca adotta un approccio metodologico misto che combina benchmarking strategico e analisi operativa di progetti. A livello strategico, gli indicatori nazionali chiave sull’edilizia abitativa e i quadri normativi vengono confrontati tramite dati di performance, revisione della letteratura e un'analisi SWOT consolidata. A livello operativo, vengono analizzati 20 casi studio europei per individuare innovazioni progettuali in termini di design, finanziamento, governance e integrazione urbana.
I risultati dimostrano che la politica abitativa in Messico rimane fortemente orientata alla produzione, spesso scollegata dagli obiettivi di sostenibilità spaziale, finanziaria e sociale. Al contrario, i paesi europei selezionati offrono una visione più integrata dell’edilizia abitativa, collegando accessibilità economica e fisica con la resilienza comunitaria, gli standard ambientali e una pianificazione basata sul ciclo di vita. Attraverso il quadro comparativo, lo studio identifica un repertorio di pratiche trasferibili — come modelli di co-housing, riuso adattivo, governance partecipativa e sistemi di locazione assistita — che potrebbero ispirare una riforma nel contesto messicano. La tesi si conclude con raccomandazioni strategiche e operative volte a ridefinire l’edilizia sociale come una piattaforma multidimensionale per uno sviluppo urbano equo.This thesis investigates the structural challenges and opportunities for reform in Mexico’s social housing system through a dual-level comparative analysis with four European countries: Italy, France, the Netherlands, and Austria. Framed around four core gaps—housing quality, affordability, peripheral development, and financial sustainability—the research adopts a mixed-methods approach combining strategic benchmarking and operative project analysis. At the strategic level, key national housing indicators and policy frameworks are compared through performance data, literature review, and a consolidated SWOT analysis. At the operative level, 20 European case studies are analyzed to uncover project level innovations in design, financing, governance, and urban integration.
The findings demonstrate that Mexico’s housing policy remains heavily production-driven, often disconnected from spatial, financial, and social sustainability goals. In contrast, the selected European countries offer a more integrated vision of housing, linking affordability and accessibility with community resilience, environmental standards, and lifecycle-based planning. Through the comparative framework, the study identifies a repertoire of transferable practice —such as co- housing models, adaptive reuse, participatory governance, and supportive rental systems—that could inspire reform in the Mexican context. The thesis concludes with strategic and operative recommendations aimed at redefining social housing as a multidimensional platform for equitable urban development
Short-term hydro scheduling and hydro unit commitment of pumped storage hydropower plant with multiple variable-speed units
No full textLAUREA MAGISTRALELa crescente necessità di risorse flessibili nei sistemi elettrici con un’elevata penetrazione di fonti rinnovabili motiva l’esplorazione del potenziale della tecnologia a velocità variabile per aumentare la flessibilità e l’efficienza delle centrali idroelettriche a pompaggio (PSH), consentendo una regolazione continua della potenza anche in modalità di pompaggio. Questa tesi affronta i problemi di Short-Term Hydro Scheduling (STHS) e Hydro Unit Commitment (HUC) per una centrale PSH con più unità a velocità variabile. La metodologia proposta, articolata in due fasi, include una formulazione di Programmazione Non Lineare (NLP) per la pianificazione STHS a livello di impianto, seguita da un modello HUC di Programmazione Lineare Mista Intera (MILP).
Un contributo chiave è lo sfruttamento del fatto che la presenza di unità a velocità variabile crea una regione continua di combinazioni di salto e potenza in cui l’impianto può operare con un’efficienza complessiva quasi costante e massima. Questo giustifica l’utilizzo di un modello aggregato a livello di impianto nella STHS, permettendo di trattare esplicitamente le caratteristiche idrauliche non lineari, evitando al contempo la complessità associata all’uso di variabili binarie.
Fondamentalmente, questa decomposizione consente l’inclusione di caratteristiche tecniche e operative che altrimenti comporterebbero un singolo problema di ottimizzazione di grandi dimensioni e computazionalmente oneroso. In particolare, il modello HUC introduce un livello innovativo di decisione operativa, considerando come variabili decisionali la modalità operativa di ciascuna unità (turbina o pompa, velocità fissa o variabile), catturando il compromesso tra efficienza e flessibilità nell’uso dei convertitori di potenza totale (FPC). Tuttavia, la decomposizione comporta una certa perdita di precisione, soprattutto nella rappresentazione delle riserve rotanti e della partecipazione ai mercati di regolazione secondaria.
I modelli sono stati validati utilizzando dati fittizi ispirati a i impianti PSH realistici presenti in Spagna. I risultati confermano la validità della metodologia e il suo potenziale nel migliorare la flessibilità operativa negli scenari futuri della rete elettrica.The increasing need for flexible resources in power systems with high renewable penetration motivates exploring how variable-speed technology can enhance the flexibility and efficiency of Pumped Storage Hydropower (PSH) plants by allowing continuous power regulation in pumping mode. This thesis addresses the Short-Term Hydro Scheduling (STHS) and Hydro Unit Commitment (HUC) problems for a PSH plant with multiple variable-speed units. The proposed two-stage methodology includes a Nonlinear Programming (NLP) formulation for plant-level STHS, followed by a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) HUC model.
A key contribution is the exploitation of the fact that the presence of variable-speed units creates a continuous region of head and power combinations where the plant can operate at nearly constant and maximum overall efficiency. This justifies using an aggregated plant-based model in the STHS, allowing for the explicit treatment of nonlinear hydraulic characteristics while avoiding the complexity associated with binary variables.
Crucially, this decomposition enables the inclusion of technical and operational features that would otherwise result in a large and computationally demanding single optimization problem. In particular, the HUC model introduces an innovative layer of operational decision-making by considering each unit’s operating mode (turbine or pump, fixed or variable-speed) as decision variables, capturing the trade-off between efficiency and flexibility when using full power converters (FPC). However, the decomposition introduces some loss of accuracy, especially in representing spinning reserves and participation in secondary regulation markets.
The models are validated using fictitious data inspired by realistic PSH plants in Spain. The results confirm the validity of the methodology and its potential to enhance operational flexibility in future grid scenarios
Determinants of foreign direct investment in Japan: a multi-level analysis of territorial attractiveness
No full textLAUREA MAGISTRALEQuesto studio analizza come le politiche e gli incentivi possono influenzare gli investimenti diretti esteri (IDE) in Giappone. La ricerca si basa sull’analisi congiunta di tre parti principali: politiche favorevoli agli investimenti esteri, politiche di screening e fattori localizzativi. L’approccio utilizzato combina l’analisi econometrica e la Qualitative Comparative Analysis (QCA).
I risultati suggeriscono che, in generale, in Giappone, le politiche di investimento se considerate singolarmente, non hanno avuto un impatto particolarmente significativo. Tuttavia, la combinazione di politiche con distintivi fattori localizzativi porta ad un effetto positivo sugli FDI nel paese.
L’analisi fatta a livello prefettizio ha evidenziato una forte eterogeneità territoriale. Infatti, le politiche stesse hanno un effetto molto diverso a seconda delle caratteristiche locali. Inoltre, le regioni maggiormente sviluppate sembrano attrarre investimenti greenfield anche in assenza di particolari politiche favorevoli agli investitori esteri.
La tesi offre un prezioso contributo, presentando evidenze empiriche ai policymaker per quanto riguarda la costruzione di misure con la finalità di attrarre investimenti esteri. Risulta di fondamentale importanza creare degli incentivi specifici, che prendano in considerazione sia il settore sia la zona di interesse in cui si vuole aumentare il numero di FDI. Questo approccio sartoriale risulta molto più efficace rispetto a un orientamento generalista dove una misura cerca indiscriminatamente di attrarre investimenti nel paese.This study analyses how investment policies and incentives can influence foreign direct investment (FDI) in Japan. The research is based on the joint analysis of three main parts: policies favourable to foreign investment, screening policies, and locational factors. The approach used combines econometric analysis and Qualitative Comparative Analysis (QCA).
The results suggest that, in general, investment policies in Japan, when considered alone, did not have a particularly significant impact. However, the combination of policies with relevant structural factors leads to a positive effect on FDI in the country.
The analysis done at the prefectural level showed strong territorial heterogeneity. Indeed, depending on local characteristics, the policies have different effects. Additionally, more developed regions seem to attract greenfield investment even in the absence of particular policies favourable to foreign investors.
The thesis makes a valuable contribution by presenting empirical evidence to policymakers regarding the construction of measures to attract foreign investment. It is of paramount importance to create specific incentives, which take into consideration both the sector and the area of interest in which FDI is wanted to be increased. This tailor-made approach results to be much more effective than a generalist approach where a measure indiscriminately seeks to attract investment into the country
Inter-organizational knowledge transfer in regenerative supply chains
No full textLAUREA MAGISTRALENegli ultimi anni, il concetto di sostenibilità ha acquisito un'importanza crescente nelle strategie aziendali e nelle politiche globali. Tuttavia, l'adozione di modelli realmente rigenerativi nelle supply chain rimane limitata, a causa della complessità delle dinamiche organizzative e della natura della conoscenza necessaria per la transizione. Questa tesi di ricerca esplora il ruolo del trasferimento inter-organizzativo della conoscenza (Inter-Organizational Knowledge Transfer) nel favorire lo sviluppo di supply chain rigenerative, identificando gli attori chiave, le caratteristiche della conoscenza coinvolta e i meccanismi organizzativi attraverso i quali tale conoscenza viene trasferita e applicata.
Attraverso un’analisi della letteratura e uno studio empirico basato su interviste a esperti del settore, la ricerca evidenzia come la creazione di supply chain rigenerative richieda il coinvolgimento di un'ampia rete di stakeholder, la gestione di conoscenze spesso tacite e complesse, e l'adozione di pratiche collaborative per favorire l'integrazione della conoscenza rigenerativa nei processi aziendali. Inoltre, emerge il ruolo centrale del senso del luogo nella costruzione di modelli rigenerativi che siano non solo sostenibili, ma anche radicati nei contesti ecologici e sociali in cui operano le imprese.
I risultati di questa ricerca offrono contributi teorici al dibattito sulle supply chain rigenerative e implicazioni pratiche per aziende e policy maker, suggerendo strategie per facilitare il trasferimento di conoscenza e accelerare la transizione verso modelli produttivi rigenerativi.In recent years, the concept of sustainability has become increasingly important in corporate strategies and global policies. However, the adoption of truly regenerative models in supply chains remains limited due to the complexity of organisational dynamics and the nature of the knowledge required for the transition. This thesis explores the role of inter-organisational knowledge transfer in fostering the development of regenerative supply chains by identifying the key actors, the characteristics of the knowledge involved and the organisational mechanisms through which this knowledge is transferred and applied.
Through a literature review and an empirical study based on interviews with experts in the field, the research highlights how the creation of regenerative supply chains requires the involvement of a wide network of stakeholders, the management of often tacit and complex knowledge, and the adoption of collaborative practices to foster the integration of regenerative knowledge into business processes. In addition, the central role of a sense of place emerges in the construction of regenerative models that are not only sustainable, but also rooted in the environmental and social contexts in which businesses operate.
The results of this research offer theoretical contributions to the debate on regenerative supply chains and practical implications for businesses and policy makers, suggesting strategies to facilitate knowledge transfer and accelerate the transition to regenerative production models