Devido à alta complexidade dos Sistemas Produtivos, o projeto de sistemas de controle adequados às exigências normativas vinculadas aos processos industriais que são executados, e seu impacto no ser humano e no ambiente demandam a necessidade do desenvolvimento de soluções de controle que sejam seguras e estáveis no sentido de não causar interrupções no processo produtivo e danos ao ser humano e ao meio. Uma abordagem para o desenvolvimento de sistemas que contemplem estes requisitos baseia-se no conceito de Sistemas Instrumentados de Segurança e na aplicação das normas IEC 61508 e IEC 61511. Entretanto, assim como o desenvolvimento de qualquer software, os programas de controle de SIS também estão sujeitos a erros de especificação e projeto, mesmo quando o desenvolvimento é feito conforme os critérios normatizados. Além dos erros de projeto, também deve ser levado em consideração que as camadas de prevenção e mitigação especificadas nas normas podem ser desenvolvidas separadamente e dessa forma podem ocorrer comportamentos não previstos ou indesejáveis quando da operação conjunta delas. Uma das formas para uma melhoria na confiabilidade desses programas e que também é um requerimento pertinente ao ciclo de desenvolvimento de um SIS - de acordo com as normas de segurança IEC 61508 e IEC 61511 - é a aplicação de técnicas de verificação formal dos modelos desses programas de controle bem como o uso de um ambiente unificado para modelagem desses sistemas de controle, onde suas interações possam ser mais bem compreendidas. Atualmente, umas das técnicas mais proeminentes para a verificação de sistemas é o Model Checking, que realiza uma busca exaustiva no espaço de estados de um sistema dirigido por eventos, verificando as propriedades especificadas a partir de proposições estabelecidas em lógica temporal. Para esse trabalho é utilizada a lógica TCTL devido a sua capacidade de expressar propriedades em domínio temporal denso. Como ferramenta computacional será usado o ambiente GHENeSys, que propicia um ambiente unificado para modelagem, simulação e verificação dos sistemas por conjugar os benefícios de rede de Petri para modelagem e as técnicas de Model Checking para verificação de modelos. / Due to the high complexity of the actual Productive Systems, the design of suitable control systems according to the applicable industrial standards, and the possible negative impacts on the human being, on the environment and on equipment, the development of control solutions that are be both secure and stable as some systems have to operate nonstop is much demanded. One approach for the development systems with such requirements is the use of Safety Instrumented Systems complying with the standards IEC 61508 and IEC 61511. However, as on the development of any kind of software, SIS control programs are also prone to specification and design errors, even when the control programs are developed according to the applicable standards. Besides design errors, must be taken into consideration the fact that the SIS prevention and mitigation layers, as prescribed on the standards, can be developed individually and thus presenting unanticipated or undesirable behaviors when operating together. One way to improve the reliability of these control programs, which is also required by the safety standards IEC 61508 and IEC 61511 as part of the SIS development cycle, is the application of formal verification techniques on the control software models. Another way is to use a unified approach for modeling these control systems, and thus having the opportunity to understand their interactions better. Currently, one of the most prominent techniques for the verification of systems is the Model Checking. Such technique performs an exhaustive search in the space state of an event driven system, verifying the properties specified as established propositions in temporal logic. On this work, the TCTL logic is used due its ability to express properties in the dense time domain. As computational tool will be used GHENeSys environment, as it provides a unified environment for modeling, simulating and the verification of systems, which enjoys the benefits of modelling through Petri Nets and Model Checking techniques for formal verification.

Trabalhos recentes na área de Planejamento e Escalonamento têm gerado uma grande expectativa em relação à aplicação dos resultados em sistemas reais. Neste cenário, métodos, ferramentas e conceitos provenientes das Engenharia do Conhecimento e da Engenharia de Requisitos se tornam fundamentais para caracterizar melhor, entender e especificar os domínios de planejamento. Nesse caso uma especial importância deve ser dada às etapas iniciais do processo, onde o conhecimento sobre o domínio é incompleto e onde existem poucas ferramentas, seja para o suporte ou automação parcial do processo, e as ferramentas já existentes carecem de métodos formais para a modelagem e análise dos requisitos. Neste trabalho propõe-se o ReKPlan (Ambiente para a Engenharia de Requisitos usando KAOS em problemas de planejamento), que usa KAOS, um método orientado a objetivos, para a modelagem de requisitos. Entretanto, o uso do KAOS (ou de qualquer outro método goaloriented) não atende à necessidade de verificar formalmente o comportamento dinâmico quando o alvo são sistemas de planejamento. A proposta deste trabalho é combinar o uso do método orientado a objetivos com o formalismo das Redes de Petri (Rdp) -especificamente a abordagem seguida pelo GHENeSys- para representar e analisar requisitos no projeto de sistemas de planejamento. Finalmente é proposto um método sobre o processo de projeto que, guiado por modelos, gera instruções PDDL servindo de entrada para os planejadores. A método foi aplicado a vários estudos de caso que o avaliam como um mecanismo promissor e eficiente na Engenharia de Requisitos resultando em uma melhor definição dos requisitos em problemas de planejamento. / Recent works in Planning and Scheduling, lead to a great expectations about how to apply achieved results in real systems. In this scenario, methods, tools and concepts from Knowledge and Requirements Engineering seem to be a key issue for characterizing, understanding and specifying the domain of planning problems. In this case a special attention should be given to the initial stages of the process, where knowledge about the domain is incomplete and there are a few tools to support or partially automate the process, and there is a lack of formal methods for modeling and analysis of requirements in the existing tools. This work proposes the ReKPlan (Requirement Engineering Using KAOS for Planning Problems) which uses KAOS, a goal-oriented method, for modeling requirements. However, the use of KAOS (or another goal-oriented method) don\'t seem the most appropriate for formal verification of the dynamic behavior of planning systems. The purpose of this work is to combine the use of KAOS with Petri Nets formalism (Rdp) - GHENeSys approach specifically - for modeling and analyzing requirements in the design of planning system. Finally is proposed a model driven engineering mechanism over a design for guiding, until the generation of PDDL instructions as input for planners to solve problems.

Trabalhos recentes na área de Planejamento e Escalonamento têm gerado uma grande expectativa em relação à aplicação dos resultados em sistemas reais. Neste cenário, métodos, ferramentas e conceitos provenientes das Engenharia do Conhecimento e da Engenharia de Requisitos se tornam fundamentais para caracterizar melhor, entender e especificar os domínios de planejamento. Nesse caso uma especial importância deve ser dada às etapas iniciais do processo, onde o conhecimento sobre o domínio é incompleto e onde existem poucas ferramentas, seja para o suporte ou automação parcial do processo, e as ferramentas já existentes carecem de métodos formais para a modelagem e análise dos requisitos. Neste trabalho propõe-se o ReKPlan (Ambiente para a Engenharia de Requisitos usando KAOS em problemas de planejamento), que usa KAOS, um método orientado a objetivos, para a modelagem de requisitos. Entretanto, o uso do KAOS (ou de qualquer outro método goaloriented) não atende à necessidade de verificar formalmente o comportamento dinâmico quando o alvo são sistemas de planejamento. A proposta deste trabalho é combinar o uso do método orientado a objetivos com o formalismo das Redes de Petri (Rdp) -especificamente a abordagem seguida pelo GHENeSys- para representar e analisar requisitos no projeto de sistemas de planejamento. Finalmente é proposto um método sobre o processo de projeto que, guiado por modelos, gera instruções PDDL servindo de entrada para os planejadores. A método foi aplicado a vários estudos de caso que o avaliam como um mecanismo promissor e eficiente na Engenharia de Requisitos resultando em uma melhor definição dos requisitos em problemas de planejamento. / Recent works in Planning and Scheduling, lead to a great expectations about how to apply achieved results in real systems. In this scenario, methods, tools and concepts from Knowledge and Requirements Engineering seem to be a key issue for characterizing, understanding and specifying the domain of planning problems. In this case a special attention should be given to the initial stages of the process, where knowledge about the domain is incomplete and there are a few tools to support or partially automate the process, and there is a lack of formal methods for modeling and analysis of requirements in the existing tools. This work proposes the ReKPlan (Requirement Engineering Using KAOS for Planning Problems) which uses KAOS, a goal-oriented method, for modeling requirements. However, the use of KAOS (or another goal-oriented method) don\'t seem the most appropriate for formal verification of the dynamic behavior of planning systems. The purpose of this work is to combine the use of KAOS with Petri Nets formalism (Rdp) - GHENeSys approach specifically - for modeling and analyzing requirements in the design of planning system. Finally is proposed a model driven engineering mechanism over a design for guiding, until the generation of PDDL instructions as input for planners to solve problems.

Devido à alta complexidade dos Sistemas Produtivos, o projeto de sistemas de controle adequados às exigências normativas vinculadas aos processos industriais que são executados, e seu impacto no ser humano e no ambiente demandam a necessidade do desenvolvimento de soluções de controle que sejam seguras e estáveis no sentido de não causar interrupções no processo produtivo e danos ao ser humano e ao meio. Uma abordagem para o desenvolvimento de sistemas que contemplem estes requisitos baseia-se no conceito de Sistemas Instrumentados de Segurança e na aplicação das normas IEC 61508 e IEC 61511. Entretanto, assim como o desenvolvimento de qualquer software, os programas de controle de SIS também estão sujeitos a erros de especificação e projeto, mesmo quando o desenvolvimento é feito conforme os critérios normatizados. Além dos erros de projeto, também deve ser levado em consideração que as camadas de prevenção e mitigação especificadas nas normas podem ser desenvolvidas separadamente e dessa forma podem ocorrer comportamentos não previstos ou indesejáveis quando da operação conjunta delas. Uma das formas para uma melhoria na confiabilidade desses programas e que também é um requerimento pertinente ao ciclo de desenvolvimento de um SIS - de acordo com as normas de segurança IEC 61508 e IEC 61511 - é a aplicação de técnicas de verificação formal dos modelos desses programas de controle bem como o uso de um ambiente unificado para modelagem desses sistemas de controle, onde suas interações possam ser mais bem compreendidas. Atualmente, umas das técnicas mais proeminentes para a verificação de sistemas é o Model Checking, que realiza uma busca exaustiva no espaço de estados de um sistema dirigido por eventos, verificando as propriedades especificadas a partir de proposições estabelecidas em lógica temporal. Para esse trabalho é utilizada a lógica TCTL devido a sua capacidade de expressar propriedades em domínio temporal denso. Como ferramenta computacional será usado o ambiente GHENeSys, que propicia um ambiente unificado para modelagem, simulação e verificação dos sistemas por conjugar os benefícios de rede de Petri para modelagem e as técnicas de Model Checking para verificação de modelos. / Due to the high complexity of the actual Productive Systems, the design of suitable control systems according to the applicable industrial standards, and the possible negative impacts on the human being, on the environment and on equipment, the development of control solutions that are be both secure and stable as some systems have to operate nonstop is much demanded. One approach for the development systems with such requirements is the use of Safety Instrumented Systems complying with the standards IEC 61508 and IEC 61511. However, as on the development of any kind of software, SIS control programs are also prone to specification and design errors, even when the control programs are developed according to the applicable standards. Besides design errors, must be taken into consideration the fact that the SIS prevention and mitigation layers, as prescribed on the standards, can be developed individually and thus presenting unanticipated or undesirable behaviors when operating together. One way to improve the reliability of these control programs, which is also required by the safety standards IEC 61508 and IEC 61511 as part of the SIS development cycle, is the application of formal verification techniques on the control software models. Another way is to use a unified approach for modeling these control systems, and thus having the opportunity to understand their interactions better. Currently, one of the most prominent techniques for the verification of systems is the Model Checking. Such technique performs an exhaustive search in the space state of an event driven system, verifying the properties specified as established propositions in temporal logic. On this work, the TCTL logic is used due its ability to express properties in the dense time domain. As computational tool will be used GHENeSys environment, as it provides a unified environment for modeling, simulating and the verification of systems, which enjoys the benefits of modelling through Petri Nets and Model Checking techniques for formal verification.