A fase inicial de projeto de sistemas, baseada na elicitação, modelagem e análise dos requisitos é considerada a mais complexa e a mais estratégica para obtenção de bons resultados. Por conseguinte, erros precisam ser detectados durante esta fase inicial, antes de começar a implementação, evitando assim o desperdício de tempo e recursos. Este trabalho propõe um método formal de modelagem, análise e verificação de requisitos, partindo de uma representação semi-formal de requisitos em UML, e utilizando o formalismo das Redes de Petri para proceder à modelagem, análise e verificação. Propriedades das redes de Petri, tais como invariantes, são usadas para analisar os requisitos, permitindo uma validação antecipada dos requisitos no processo de design. O objetivo deste trabalho é estender a aplicação das redes de Petri como representação formal para a modelagem e análise de requisitos, endereçando assim a fase anterior às especificações. Pressupõe-se a existência de uma disciplina de projeto baseada em modelos (model driven) que abrange a fase inicial do projeto e se propaga para a modelagem e verificação de soluções. Assim, a abordagem proposta nesta tese se encaixa plenamente em um processo orientado a modelos que use a mesma linguagem: as redes de Petri. / The first stage of system design, which includes elicitation, modeling, and analysis of requirements is considered at the same time, very complex and very strategic to achieve proper results.Therefore it is important to detect mistakes both, conceptual and in requirements, before implementation begins, avoiding the waste of time and resources. This work proposes a formal method for modeling, analysis and verification of requirements, starting with a semi-formal representation of requirements in UML. Petri net and its properties such as invariants are used to analyze requirements, thereby allowing that requirements can be validated earlier. The main objective of this work is to extend the application of Petri Nets, as a formal representation, to requirements phase, addressing specification building. It is assumed that there is a model driven design approach that encompass the initial (requirements) phase and goes through the modeling and verification of solutions. Therefore the approach proposed in this work fits a model driven general approach which could use the same formal language: Petri Nets.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Web Services (WS) sÃo pilares para a construÃÃo de aplicaÃÃes orientadas a serviÃos. Uma sÃrie de linguagens para a composiÃÃo de serviÃos web tÃm sido propostas, sendo formado um consenso em torno da linguagem de execuÃÃo de processos de negÃcio (BPEL). BPEL centra-se em processos de negÃcio que orquestram interaÃÃes de WS. No entanto, em geral, processos de negÃcio sÃo compostos por um amplo espectro de atividades que exigem muitas vezes a participaÃÃo humana para executar tarefas, rever ou aprovar medidas e inserir dados. Essas interaÃÃes humanas sÃo abordadas em uma nova especificaÃÃo do BPEL denominada de BPEL4People. BPEL4People introduz a atividade humana para BPEL. Com o uso do BPEL4People, modelos formais (como as redes de Petri) de BPEL4People tÃm sido propostos. Com base em modelos formais à possÃvel a realizaÃÃo de anÃlises formais, tais como anÃlise de desempenho de modelos para descobrir possÃveis problemas em WS orquestrados com o BPEL4People. Hà duas dimensÃes importantes para o desempenho de WS: tempo de resposta e escalabilidade. O tempo de resposta à a capacidade de um sistema de prover tempos aceitÃveis para suas atividades e a escalabilidade à a capacidade de um sistema de continuar a cumprir seus objetivos de tempo de resposta quando a demanda pelo mesmo aumenta. Alguns trabalhos tÃm sido propostos acerca da anÃlise do desempenho de WS orquestrados com o BPEL. Nesta tese, à proposta uma arquitetura denominada ``SOASPE' (SOA + SPE) para a transformaÃÃo de cÃdigos BPEL4People em redes de Petri estocÃsticas generalizadas - Generalized Stochastic Petri Nets (GSPN) e redes de Petri coloridas - Coloured Petri Net (CPN). AtravÃs dos modelos GSPN e CPN de BPEL4People à possÃvel avaliar o desempenho dos WS orquestrados com o BPEL4People atravÃs da comparaÃÃo dos seus tempos de resposta reais quando submetidos a uma quantidade de requisiÃÃes e dos tempos de resposta dos modelos GSPN e CPN dos WS gerados pela arquitetura ``SOASPE' quando realizadas simulaÃÃes com a mesma quantidade de requisiÃÃes. Durante a transformaÃÃo de cÃdigos BPEL4People, as redes de Petri sÃo usadas para modelar atividades BPEL e as atividades humanas. EntÃo, pela simulaÃÃo dos modelos gerados, problemas potenciais com o desempenho de WS orquestrados com o BPEL4People podem ser detectados. / Web Services (WS) are pillars for the construction of service-oriented applications. A number of languages for web service composition have been proposed, formed a consensus on the language of business process execution (BPEL). BPEL focuses on business processes that orchestrate WS interactions. However, in general, business processes are composed of a broad spectrum of activities that often require human involvement to perform tasks, review or approve steps and enter data. These human interactions are discussed in a new specification of BPEL called BPEL4People. BPEL4People introduces human activity to BPEL. With the use of BPEL4People, formal models (such as Petri nets) of BPEL4People have been proposed. Based on formal models is possible to perform formal analysis, such as performance analysis of models to discover potential problems with the WS orchestrated with BPEL4People. There are two dimensions important to the performance of WS: response time and scalability. The response time is the ability of a system to provide an acceptable time for their activities and scalability is the ability of a system to continue to fulfill its goals of response time when demand for it increases. Some works have been proposed about the performance analysis of WS orchestrated with BPEL. In this thesi, it is proposed an architecture called ``SOASPE' (SOA + SPE) for the transformation of the BPEL4People code in generalized stochastic Petri nets (GSPN) and colored Petri nets (CPN). Through the GSPN and CPN models of BPEL4People is possible to evaluate the performance of WS orchestrated with BPEL4People by comparing their real response times when subjected to a number of requests and response times of the GSPN and CPN models generated by the architecture ``SOASPE' when simulations with the same amount of requests. During the transformation of BPEL4People code, Petri nets are used to model BPEL activities and human activities. Then, by simulation of generated models, potential problems with the performance of WS orchestrated with BPEL4People can be detected.

Neste trabalho à apresentada uma proposta de conversÃo de modelos de cÃlulas de manufatura (FMS) em Redes de Petri Coloridas (RPC) para Ladder Logic Diagram (LLD). Explora-se modelos de RPC controlados - construidos usando-se como metodologia de controle supervisÃrio as RestriÃÃes de Controle sobre Cores Decompostas (RCCD) - e modelos nÃo controlados. Enfatiza-se a transformaÃÃo de RPC nÃo controlada para LLD e a facilidade de inclusÃo do controle. Os resultados aqui descritos demonstram que a metodologia facilita o trabalho de um programador de CLP em LLD minimizando os possÃveis erros durante a fase de programaÃÃo. Para exemplificar a metodologia foi desenvolvido um conversor de RPC para LLD, produzido em ambiente JAVA, afim de evidenciar a dinÃmica de conversÃo. Para a validaÃÃo dos resultados do conversor à usado um robà articulado vertical controlado via CLP, que opera comparativamente com e sem supervisÃo, o qual fora modelado primeiramente em RPC sem supervisÃo, depois aplicada a tÃcnica RCCD, a supervisÃo e a conversÃo para LLD. / In this dissertation, is presented a proposal of conversion of models of manufacturing cell (FMS) from Colored Petri Nets (CPN) to Ladder Logic Diagram (LLD). It explores the controlled CPN models - constructed using the methodology of supervisory Control Restrictions on Decomposed Colors (CRDC) - and not controlled models. It emphasizes the transformation of CPN not controlled for the LLD and ease for inclusion of control. The results described herein demonstrate that the methodology facilitates the work of a PLC programmer in LLD minimizing possible errors during the programming phase. To illustrate the methodology we developed a converter from CPN to LLD, produced in JAVA, in order to clarify the dynamic conversion environment. To validate the results of the converter, is controlled by PLC, a vertical articulated robot which works compared with and without supervision which had been firstly modeled in CPN without supervision, then applied to CRDC, the supervision and the conversion technique for LLD.

Este trabalho define um modelo de execução para cláusulas Prolog, a partir do modelo abstrato de Máquinas de Cláusulas, e o Projeto de uma arquitetura paralela que suporte o modelo proposto. São também introduzidos alguns aspectos sobre as linguagens Lógicas e as máquinas Prolog visto que estes elementos estão relacionados intimamente tanto com o modelo quanto com a arquitetura propostos. Na proposta do modelo de execução são definidos uma representação para os elementos do modelo abstrato (predicados, arcos e clausulas) e um conjunto de algoritmos que permitem a operacionalização do modelo de forma a que tanto o paralelismo como a concorrência inerentes ao modelo abstrato sejam exploradas de forma integral. Na proposta da arquitetura são, primeiramente, discutidas algumas opções de arquitetura básica e, posteriormente, descrita a arquitetura escolhida tanto a nível de blocos bem como dos seus componentes principais, a saber: interface de mem6ria, processador e rede de interconexão. Para cada um destes componentes são descritas as principais instruções e são apresentados os algoritmos que as implementam. Junto com a descrição da arquitetura é definida uma estrutura de dados que permite a implementação da representação descrita no modelo de execuqao e é definido também o algoritmo de unificação que percorre a estrutura proposta. Na validação é feito o cálculo da largura de banda máxima alcançada pela arquitetura proposta, calculo este baseado no algoritmo de unificação descrito. E também feita uma avaliação do ganho de performance da arquitetura proposta em relação a um processador bem como é justificado o numero de processadores escolhidos comparando a performance alcançada na arquitetura proposta com a performance alcançada por conjuntos maiores e menores de processadores. Por fim na conclusa o são feitos comentários sobre os objetivos atingidos e sobre possíveis extensões a este trabalho. / The present work defines a execution model for Prolog clauses based on the clause machines abstract model and then proposes a parallel architecture for the execution model. Some topics about Logic languages and Prolog machines were therefore introduced because they are closely related with, both, the model and the architecture proposed. In the execution model the representation of the abstract model elements (predicates, arcs and clauses) and the set of algoritms that allow the operation of the model were defined so that the parallelism of the model can be integraly achieved. In the architecture proposal, first some options for the basic architecture were discussed and then the chosen architecture is describeb at block level as much as at its components level. The most importants components reported are the memory interface, the processor and the interconection net, for each one of them the possible instructions were describeb as well as their algoritms. Together with the especification of the architecture, the data estructure that allows the implementation of the execution model representation and the concerning unification algorit that scans the proposed representation were especified too. In the validation the thoughtput permited by the proposal architecture is calculated based on the unification algoritm earlier described. Besides that the performance gain compared with an architecture with only one processor was estimated, as much as the confrontation of the performance of lesser and greater sets of processors elements were made in order to validate the chossen number. At last, in the conclusion, some coments about the fulfilled goals and about eventual extends for the work.

No presente trabalho serão apresentadas questões usuais em jogos diferenciais, nos quais os jogadores envolvidos têm objetivos diferentes; ou seja, enquanto um dos jogadores tenta fugir, o outro tenta pegar. Além disso, será definido um modelo de especificação para o jogo diferencial lobos e cordeiro. As Redes de Petri foram escolhidas como forma de especificação para o jogo proposto. Assim, o objetivo será estabelecer estratégias eficientes para o jogo lobos e cordeiro para que se possa realizar um estudo da complexidade das questões apresentadas para este jogo, levando-se em consideração a especificação formal apresentada para tal jogo. / In this work usual questions in differential games will be presented, in which the involved players have different objectives; that is, while one of the players tries "to run away", the other tries "to catch". Moreover, a specification for the differential game "wolves and lamb" will be defined. The Petri Nets had been chosen as specification formalism for the considered game. Thus, the objective is to establish efficient strategies for the game wolves and lamb so that we can carry out a study of the complexity of the presented questions, taking into consideration the presented formal specification for the game.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / A grande expansão do mercado de dispositivos digitais tem forçado empresas desenvolvedoras de sistemas embarcados em lidar com diversos desafios para prover sistemas complexos nesse nicho de mercado. Um dos desafios prominentes está relacionado ao consumo de energia, principalmente, devido aos seguintes fatores: (i) mobilidade; (ii) problemas ambientais; e (iii) o custo da energia. Como consequência, consideráveis esforços de pesquisa têm sido dedicados para a criação de técnicas voltadas para aumentar a economia de energia. Na última década, diversas técnicas foram desenvolvidas para reduzir o consumo de energia em sistemas embarcados. Muitos métodos lidam com gerenciamento dinâmico de energia (DPM), como, por exemplo, dynamic voltage scaling (DVS), cooperativamente com sistemas operacionais especializados, a fim de controlar o consumo de energia durante a execução do sistema. Entretanto, apesar da disponibilidade de muitos métodos de redução de consumo de energia, diversas questões estão em aberto, principalmente, no contexto de sistemas de tempo real crítico. Este trabalho propõe um método de síntese de software, o qual leva em consideração relação entre tarefas, overheads, restrições temporais e de energia. O método é composto por diversas atividades, as quais incluem: (i) medição; (ii) especificação; (iii) modelagem formal; (vi) escalonamento; e (v) geração de código. O método também é centrado no formalismo redes de Petri, o qual define uma base para geração precisa de escalas em tempo de projeto, adotando DVS para reduzir o consumo de energia. A partir de uma escala viável, um código customizado é gerado satisfazendo as restrições especificadas, e, dessa forma, garantindo previsibilidade em tempo de execução. Para lidar com a natureza estática das escalas geradas em tempo de projeto, um escalonador simples em tempo de execução é também proposto para melhorar o consumo de energia durante a execução do sistema. Diversos experimentos foram conduzidos, os quais demonstram a viabilidade da abordagem proposta para satisfazer restrições críticas de tempo e energia. Adicionalmente, um conjunto integrado de ferramentas foram desenvolvidas para automatizar algumas atividades do método de síntese de software proposto

Uma vez que uma aplicação ou projeto tenha sido identificado como sujeito ao uso da simulação, decisões devem ser tomadas acerca de como conduzir os estudos. Embora não haja regras definitivas, alguns passos são geralmente recomendados, tais como: planejamento do estudo, definição do sistema, construção do modelo, execução dos experimentos, análise dos resultados e relatório final. E, a construção do modelo é uma das etapas mais demoradas e complexas. Na execução dos experimentos, e na análise dos resultados a Realidade Virtual (RV) é uma interface que pode fornecer um suporte importante para a tomada de decisões, pois a RV auxilia na criação de mundos virtuais semelhantes ao mundo real, que ajudam na compreensão do funcionamento dos sistemas. Este trabalho propõe um metamodelo para o desenvolvimento de sistemas de simulação de eventos discretos com interface de RV aplicados a ambientes ou estações de trabalho de manufatura. A proposta do metamodelo é composto por quatro módulos: i) de edição e validação de modelos, ii) de criação, edição e execução de ambientes virtuais, iii) de conexão para efetuar o elo entre os dois primeiros módulos e, iv) de controle para gerenciar a comunicação e controlar a simulação. Como resultado tem-se a simulação centralizada baseada no modelo descrito em Rede de Petris (RP) com interface de RV distribuída. O sistema computacional gerado pelo metamodelo auxiliará no aprendizado e compreensão do problema simulado, e ainda permitirá ao usuário o envolvimento através da iteração. / The VR aids in the creation of virtual worlds similar to the real world, helping in understanding how a system works. This research work is concerned with the development of a discrete-event system simulation based on Petri Nets, with Virtual Reality interface for manufacturing environment or workstations. The system is composed of four modules, the first is model editing and validation, the second module is a modeling tool for virtual objects and/or a library of virtual elements, the third module makes the link between the two previous modules, and finally, the fourth is a simulation and control module. The centralized simulation is based on models described by Petri Nets with distributed RV interface resulting in a flexible and consistent system. The system will help users in learning and understanding the simulation problem, and it will also allow the user\'s integration with the environment through the interaction, and through distributed interface.

A competição no mercado globalizado, do ponto de vista do consumidor, aumentou consideravelmente a oferta de produtos e serviços, permitindo a escolha pela qualidade, preço, prazos e/ou disponibilidade. Entretanto, do ponto de vista das empresas, o desafio de atuar em um mercado saturado, dinâmico, competitivo e com aumento da demanda de produção orientado ao consumidor altera consideravelmente toda a estrutura da empresa. Desta forma, a flexibilidade torna-se um pré-requisito fundamental para que as empresas possam atuar neste mercado. Considerando-se o contexto apresentado, o objeto de estudo do presente trabalho são os Sistemas Produtivos Flexíveis (SPFs). Os SPFs são sistemas concebidos para atender às necessidades de um mercado dinâmico e competitivo. Isto causa complexidade no comportamento global desses sistemas exigindo diferentes propostas para o projeto de Sistemas de Controle de SPFs. A complexidade advém do fato de se perder a informação quanto ao pré-determinismo da seqüência de eventos que ocorrem no sistema global, além do fato de não existir previamente a definição de todos os processos de transporte com a designação prévia de todas as ordens de transporte que os transportadores presentes na planta devem executar. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é apresentar como resultado uma proposta de sistema de controle modular para SPFs que atenda os requisitos de fluxo de informações envolvendo hierarquia e colaboração simultânea entre os módulos, respeitando a diversidade semântica presente na arquitetura. Apresenta-se então uma sistematização de projeto dos diversos módulos de controle e uma proposta de implementação de um algoritmo de designação dos transportadores para ser utilizado em tempo real permitindo a realização eficiente das atividades de transporte. / The competition in the globalized market increased considerably the demand for products and services to the customer point of view. However, the consumer\'s driven demand change the whole structure of the company. Thus, flexibility becomes an essential pre-requisite for companies to compete in the market. Considering the context presented, the object of study of this work is the Flexible Production System (FPS). The FPS must fulfill the needs on a dynamic and competitive market. This situation causes complexity in the overall performance of these systems, requiring different proposals for the design of the control systems. The complexity arises due to the fact that loses the information about the sequence of events that occur in the global system. Besides there is no previous exist definition for all processes of transport and prior designation for it. In this context, the objective of this work is to present a proposal for modular control systems to FPS that fits the requirements of information flow involving hierarchy and simultaneous collaboration between the modules. It will be presented systematization for the modular design of control as well as an implementation of an algorithm for designation of transport in real time leading to an efficient management of these activities.

Orientador: Rafael Santos Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Candido_RenatoMarkeleFerreira_M.pdf: 1921815 bytes, checksum: a5e82ec1bfadd836b1ba66fda5ce00ec (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A principal contribuição desta dissertação é a proposta de algoritmos de filtragem por partículas em sistemas a eventos discretos nos quais predominam os problemas de sincronização. Esta classe de sistemas pode ser descrita por meio de equações lineares em uma álgebra não convencional usualmente conhecida como álgebra Max Plus. Os Filtros de Partículas são algoritmos Bayesianos sub-ótimos que realizam uma amostragem sequencial de Monte Carlo para construir uma aproximação discreta da densidade de probabilidade dos estados baseada em um conjunto de partículas com pesos associados. É apresentada uma revisão de sistemas a eventos discretos, de filtragem não linear e de filtros de partículas de um modo geral. Após apresentar esta base teórica, são propostos dois algoritmos de filtros de partículas aplicados a sistemas Max Plus. Em seguida algumas simulações foram apresentadas e os resultados apresentados mostraram a eficiência dos filtros desenvolvidos / Abstract: This thesis proposes, as its main contribution, particle filtering algorithms for discrete event systems in which synchronization phenomena are prevalent. This class of systems can be described by linear equation systems in a nonconventional algebra commonly known as Max Plus algebra. Particles Filters are suboptimal Bayesian algorithms that perform a sequential Monte Carlo sampling to construct a discrete approximation of the probability density of states based on a set of particles with associated weights. It is presented a review of discrete event systems, nonlinear filtering and particle filters. After presenting this theoretical background, two particle filtering algorithms applied to Max Plus systems are proposed. Finally some simulation results are presented, confirming the accuracy of the designed filters / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Concurrent software executes multiple threads or processes to achieve high performance. However, concurrency results in a huge number of different system behaviors that are difficult to test and verify. The aim of this dissertation is to develop new methods and tools for modeling and analyzing concurrent software systems at design and code levels. This dissertation consists of several related results. First, a formal model of Mondex, an electronic purse system, is built using Petri nets from user requirements, which is formally verified using model checking. Second, Petri nets models are automatically mined from the event traces generated from scientific workflows. Third, partial order models are automatically extracted from some instrumented concurrent program execution, and potential atomicity violation bugs are automatically verified based on the partial order models using model checking. Our formal specification and verification of Mondex have contributed to the world wide effort in developing a verified software repository. Our method to mine Petri net models automatically from provenance offers a new approach to build scientific workflows. Our dynamic prediction tool, named McPatom, can predict several known bugs in real world systems including one that evades several other existing tools. McPatom is efficient and scalable as it takes advantage of the nature of atomicity violations and considers only a pair of threads and accesses to a single shared variable at one time. However, predictive tools need to consider the tradeoffs between precision and coverage. Based on McPatom, this dissertation presents two methods for improving the coverage and precision of atomicity violation predictions: 1) a post-prediction analysis method to increase coverage while ensuring precision; 2) a follow-up replaying method to further increase coverage. Both methods are implemented in a completely automatic tool.