Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The majorities of industrial systems may be considered as dynamic hybrid systems, that is, described by variables in the continuous and discrete domains. Therefore, due to the need to obtain high quality products with losses minimization, to have safer and environmental friendly process operation, is what justies the development of tools for evaluating fault propagation eects. In this work, some tools for the representation of dynamic hybrid systems were studied in order to address the abnormal behavior propagation. The rst tools are Petri nets that allow a qualitative mathematical representation, the analysis of the models and supply useful information on the structure and the dynamic behavior of the system. Another tool is the signed directed graph - SDG that includes the mechanisms of fault propagation and the development of a theory of modeling based on the knowledge of complicated systems. In this context, it was presented the qualitative modeling of dynamic systems by using Petri nets and SDG, with the occurrence of faults and the evaluation of their propagation during process operation. These techniques were applied to Chemical Engineering problems such as mixing tanks and batch reactors for Petri nets, tank systems and faulty continuous reactors with the use of SDG. In those processes, simulations were performed and the faults eects were evaluated for several operational scenarios. SDGs were also used to determine the fault propagation path, with the evaluation of each aected process variable of interest both in open and closed-loop operation. / A maioria dos sistemas industriais pode ser classificada como pertencente _a classe de sistemas híbridos dinâmicos, ou seja, sistemas compostos por variáveis no domínio contínuo e discreto. Assim, devido à necessidade de se obter produtos de alta qualidade com mínimo de perdas possíveis, operar com segurança respeitando o meio ambiente, gerenciar ou tolerar falhas é que se tem a necessidade do desenvolvimento de ferramentas de investigação dos efeitos de falhas em processos. Neste trabalho foram estudadas algumas ferramentas para a representação de sistemas híbridos dinâmicos com a finalidade de representar o comportamento anormal desses sistemas. Uma dessas ferramentas _e a rede de Petri que permite a representação matemática, análise dos modelos e fornece informações úteis sobre a estrutura e o comportamento dinâmico dos sistemas modelados. Outra ferramenta estudada são os grafos orientados - SDG (Signed Directed Graph) que incluem os mecanismos de propagação de falhas e o desenvolvimento de uma teoria de modelagem baseada no conhecimento de sistemas. Nesse contexto, foram apresentados nesta dissertação a modelagem qualitativa dos sistemas discretos utilizando redes de Petri e SDG, com a ocorrência de falhas e a avaliação da sua propagação nos processos. Essas técnicas foram aplicadas em problemas simples da Engenharia Química como tanques de mistura e reator em batelada para redes de Petri e sistemas com um e três tanques e CSTR para o SDG. Em cada um dos processos estudados foram feitas as simulações acopladas aos modelos qualitativos em diversos cenários de falhas. Com isso comparam-se os resultados para o sistema operando sob diversos cenários e avaliam-se as informações do modelo qualitativo. Para ilustrar a aplicação das técnicas investigadas, esse trabalho avaliou, com a utilização de SDG, os caminhos de propagação das falhas, obtendo as variáveis afetadas em cada cenário operacional investigado. / Mestre em Engenharia Química

Numa unidade offshore de produção de petróleo, o gás produzido é tratado para atingir as especificações requeridas e permitir sua utilização em diferentes demandas como gás combustível, gas lift, exportação de gás ou injeção de gás. No Brasil, a Agência Nacional do Petróleo regula a produção de óleo e gás, limita a queima de gás e controla a movimentação e utilização de gás de acordo com as estimativas informadas pelo operador. Falhas no sistema de tratamento de gás levam à queima e podem causar parada de produção. A confiabilidade e disponibilidade do sistema de tratamento de gás é uma preocupação relevante. Entender as relações e influências dos vários subsistemas e equipamentos do sistema nessas medidas de desempenho pode levar a melhorias nas estratégias de manutenção que podem minimizar perdas na produção de óleo e de gás. Dentre os vários métodos de análise de confiabilidade, as redes de Petri estocásticas se destacam quando comparadas às ferramentas tradicionais como diagrama de blocos ou árvore de falhas devido a sua habilidade em modelar aspectos como dependências funcionais, lógicas e sequências. Nesse trabalho foram construídos quatro modelos utilizando redes de Petri estocásticas para analisar a disponibilidade do sistema de tratamento de gás. A facilidade de construção modelo A sugere sua utilização em etapas preliminares de projeto para validar o arranjo inicial, as quantidades de equipamentos e as configurações de redundância. O modelo B pode ser utilizado para identificar os subsistemas e equipamentos que mais contribuem para as falhas do sistema e para realizar previsões quanto aos modos de operação do sistema e índice de aproveitamento de gás. A análise de sensibilidade dos resultados de disponibilidade quanto aos dados de falha utilizados mostrou que a variação do tempo médio para reparo tem maior influência. Por meio do modelo C verificou-se que uma plataforma operando num conjunto e sujeita a restrições de importação e exportação de gás tem maior indisponibilidade e maior probabilidade de falha do que uma plataforma operando isolada. O modelo D permite concluir que a inclusão de um modo de falha ao modelo não implica em variação significativa dos resultados de confiabilidade e que nos resultados de disponibilidade a variação passa a ser significativa quando adotam-se pequenos valores de tempo médio entre falhas e grandes valores de tempo médio para reparo. A construção das redes de Petri estocásticas para o sistema completo exige uma compreensão detalhada do funcionamento do sistema em análise o que também pode ser destacado como uma vantagem das redes de Petri estocásticas, contribuindo para aquisição de conhecimento acerca do sistema e dando segurança quanto a fidelidade do modelo criado. / In an offshore oil production facility, produced gas is treated to meet the necessary specifications to allow its use in different demands, as gas fuel, as exportation gas and as injection gas. In Brazil, the National Petroleum Agency regulates oil and gas production, establishing and gas flaring limits, the utilization and distribution of gas according to the operator\'s estimations. Failures in the gas treatment system eventually can cause oil production interruptions to avoid attaining the gas flaring limits. Reliability and availability of the gas treatment system is a major concern. Understanding the relationships and influences of the various gas treatment subsystems and equipment on these performance measures may lead to design or maintenance strategies improvements that could ultimately minimize oil and gas losses in the facility. Among several modelling methods stochastic Petri nets stands out comparing to traditional reliability tools like reliability block diagrams or fault tree analysis due to its ability to model aspects such as functional dependencies, logics and sequences. In this work, four models were built using stochastic Petri nets to assess the availability of a gas treatment system. The model A is easy to build and may be used in preliminary design stages to validate the initial arrangement, equipment and redundancies. The model B may be used to identify subsystems and equipment that most contribute to system failures and to predict operation modes and efficiency in the gas utilization. The sensibility analysis of reliability data has shown a predominant influence of the mean time to repair. Using model C, it could be noticed that a platform operating in a group submitted to injection and exportation gas limits has a greater unavailability and probability of failure than an isolated operating platform. Model D allow one to conclude that including a failure mode in the model does not imply in significant variation in the reliability results and that the variation is only significant in availability when using small mean time to failure values and large mean time to repair values. The stochastic Petri nets construction for the complete system requires an accurate comprehension about the system operation what could also be mentioned as an advantage of the stochastic Petri nets.

Cloud services are now widely used, especially in Infrastructure as a Service (IaaS), with big players offering several purchasing options, and expanding almost daily the range of offered services. Cost reduction is a major factor promoting cloud services adoption. However, qualitative factors need to be evaluated as well, making the decision process of cloud services adoption a non-trivial task for managers. In this work, we propose a Petri net-based multi-criteria decision-making (MCDM) framework, in order to evaluate a cloud service in relation to a similar on-premises offer. The evaluation of both options considers cost and qualitative issues in a novel and simple method that incorporates best practices from academy and IT specialists. Furthermore, the use of Petri net models allows powerful extensions to perform deeper analysis of specific factors as needed. The framework can be helpful for IT managers to decide between the two options, and can be used for any type of cloud service (IaaS, SaaS, PaaS). Since cost is one of the most important factors promoting cloud adoption, we proceed with a deeper analysis of one important cost factor. We propose a Petri net to model cost savings using public clouds spot Instances purchasing option. Through extensive simulations in several scenarios we conclude that spot Instances can be a very interesting option for savings in auto scaling process, even in simple business applications using only a few servers. Exploring different purchasing options for cloud services can make the difference in the decision making process. / Atualmente, os serviÃos em nuvem sÃo amplamente utilizados, principalmente em infraestrutura como serviÃo (IaaS), com grandes fornecedores oferecendo vÃrias opÃÃes de compra e expandindo quase diariamente a gama de serviÃos oferecidos. A reduÃÃo de custos à o principal fator que promove a adoÃÃo de serviÃos em nuvem. No entanto, à preciso avaliar tambÃm fatores qualitativos, o que torna o processo de decisÃo de adoÃÃo de serviÃos em nuvem uma tarefa pouco trivial para os gestores. Este trabalho propÃe um modelo para tomada de decisÃo multicritÃrio (MDMC) utilizando redes de Petri para avaliar um serviÃo de nuvem comparado com um serviÃo disponibilizado localmente (on-premises), nas dependÃncias do usuÃrio. A avaliaÃÃo das duas opÃÃes considera questÃes qualitativas e de custo atravÃs de um mÃtodo novo e simples, que incorpora as melhores prÃticas de especialistas da academia e de tecnologia da informaÃÃo (TI). AlÃm disso, o uso de redes de Petri permite extensÃes poderosas para realizar anÃlises mais profundas de fatores especÃficos, conforme a necessidade de cada cenÃrio. O modelo pode ser Ãtil para apoiar gestores de TI na decisÃo entre as duas opÃÃes e pode ser usado para qualquer tipo de serviÃo de nuvem (IaaS, SaaS, PaaS). Como o custo à um dos fatores mais importantes para a adoÃÃo da nuvem, procedemos a uma anÃlise mais profunda de um fator de custo importante. à apresentada uma extensÃo ao modelo, tambÃm construÃdo com redes de Petri, para simular economias de custo usando uma determinada opÃÃo de compra de serviÃos em nuvens pÃblicas, as instÃncias spot. AtravÃs de extensas simulaÃÃes em vÃrios cenÃrios, o trabalho conclui que a utilizaÃÃo de instÃncias spot pode gerar uma grande economia no processo de escalonamento automÃtico, mesmo em aplicaÃÃes relativamente simples, utilizando apenas alguns servidores. Explorar diferentes opÃÃes de compra para os serviÃos em nuvem faz uma enorme diferenÃa nos custos e pode ter grande influÃncia no processo de tomada de decisÃo.

Considerando as complexidades envolvidas no processo de tomada de decisão nas organizações de hoje, é fácil ver que este processo representa um ponto importante para a obtenção de vantagens na competição pelo mercado. Portanto, observa-se que a função de gerenciamento é fundamental para a empresa, seja qual for o seu setor de atividade, tamanho, complexidade e tecnologia dos produtos ou serviços por ela oferecidos. Por este motivo, é importante que seja dada uma atenção particular ao aperfeiçoamento desta função e, para que isto seja possível, é necessário que, primeiro, seja feita uma análise detalhada do Sistema de Gerenciamento existente na empresa através da utilização de uma ferramenta que permita criar um modelo que represente as informações necessárias. De acordo com esta necessidade, este trabalho tem como objetivo propor uma técnica que auxilia na criação do modelo da Estrutura de Decisão associada ao Sistema de Gerenciamento da empresa. A técnica descrita está baseada no método de refinamentos sucessivos, e visa permitir que, a partir do modelo macro da estrutura de decisão, sejam criados modelos específicos, com um nível de formalização adequado para a implementação de sistemas de informação automatizados, que possam apoiar o processo da tomada de decisão. A preocupação principal foi propor uma técnica que forneça a facilidade de uma ferramenta gráfica, a qual permita um rápido aprendizado e proporcione ao analista um canal de comunicação com o usuário, assim como também permita a criação de um modelo com um alto grau de detalhamento. Para que isto seja possível a proposta alia o uso das Redes de Petri e do modelo TF-ORM. Ao final é apresentado um estudo de caso focando a estrutura de decisão em um ambiente de manufatura, o qual é utilizado para mostrar a aplicação prática da técnica. / Considering the complexities involved in the process of decision-taking in organizations nowadays, it is easy to realize that this process represents an important point in the acquisition of advantages concerning the competition for the market. Therefore, it is observed that the function of the management is fundamental to the enterprise, whatever its section of activity, size, complexity, technology of its products or services are. That is why it is important to give particular attention to the improvement of that function, and for that to be possible, first it is necessary to do a detailed analysis of the Management System that exists in the enterprise through the utilization of a tool which permits to create a model to represent the needed information. According to this necessity, this paper proposes a technique which helps in the creation of a model of the Decision Structure associated with the Enterprise Management System. This technique has been based on the method of successive refinement and aims at allowing to be created, from the macro model of the decision structure, specific models and with a formalization level adequate to the implement of automatic information's systems that can support the process of decision-taking. The goal was to propose a technique that provides the facility of a graphic tool and permits a fast learning, providing the analyst with a way to communicate with the user, as well as it should permit the creation of a model with a high level of details. For this to be possible, the proposal associates the use of Petri Nets and TF-ORM model together. At the end a case study focusing on the decision structure in a manufacturing environment, with is used to show the practical application of the technique is presented.

The advent of services such as cloud computing, social networks and e-commerce has led to an increased demand for computer resources from data centers. Prominent issues for data center designers are sustainability, cost, and dependability, which are significantly affected by the redundant architectures required to support these services. Within this context, models are important tools for designers when attempting to quantify these issues before implementing the final architecture. This thesis proposes a set of models for the integrated quantification of the sustainability impact, cost, and dependability of data center power and cooling infrastructures. This is achieved with the support of an evaluation environment which is composed of ASTRO, Mercury and Optimization tools. The approach taken to perform the system dependability evaluation employs a hybrid modeling strategy which recognizes the advantages of both stochastic Petri nets and reliability block diagrams. Besides that, a model is proposed to verify that the energy flow does not exceed the maximum power capacity that each component can provide (considering electrical devices) or extract (assuming cooling equipment). Additionally, an optimization method is proposed for improving the results obtained by Reliability Block Diagrams, Stochastic Petri nets and Energy Flow models through the automatic selection of the appropriate devices from a list of candidate components. This list corresponds to a set of alternative components that may compose the data center architecture. Several case studies are presented that analyze the environmental impact and dependability metrics as well as the operational energy cost of real-world data center power and cooling architectures. / Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-12T18:54:10Z No. of bitstreams: 2 Tese Gustavo Callou.pdf: 4626749 bytes, checksum: 336a34ffc39f6ac623fa1144de2a66bf (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T18:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Gustavo Callou.pdf: 4626749 bytes, checksum: 336a34ffc39f6ac623fa1144de2a66bf (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-11-12 / O surgimento de servi¸cos como computa¸c˜ao nas nuvens, redes sociais e com´ercio eletrˆonico tem aumentado a demanda por recursos computacionais dos data centers. Preocupa¸c˜oes decorrentes para os projetistas de data center s˜ao sustentabilidade, custo, e dependabilidade, os quais s˜ao significativamente afetados pelas arquiteturas redundantes requeridas para suportar tais servi¸cos. Nesse contexto, modelos s˜ao ferramentas importantes para projetistas quanto a tentativa de quantificar esses problemas antes mesmo de implementar a arquitetura final. Nessa tese, um conjunto de modelos ´e proposto para a quantifica¸c˜ao integrada do impacto na sustentabilidade, custo e dependabilidade das infraestruturas de refrigeramento e potˆencia de data centers. Isso ´e obtido com o suporte do ambiente de avalia¸c˜ao que ´e composto pelas ferramentas ASTRO, Mercury e o m´odulo de otimiza¸c˜ao. A avalia¸c˜ao de dependabilidade faz uso de uma estrat´egia de modelagem h´ıbrida que usa as vantagens tanto das redes de Petri estoc´asticas como dos diagramas de blocos de confiabilidade. Al´em disso, um modelo ´e proposto para realizar a verifica¸c˜ao se fluxo de energia n˜ao excede a capacidade m´axima de potˆencia que cada equipamento pode prover (considerando dispositivos el´etricos) ou extrair (assumindo equipamentos de refrigera¸c˜ao). Adicionalmente, um m´etodo de otimiza¸c˜ao ´e proposto para melhorar os resultados obtidos atrav´es dos diagramas de blocos de confiabilidade, das redes de Petri estoc´asticas e do modelo de fluxo de energia pela sele¸c˜ao autom´atica dos dispositivos apropriados a partir da lista de componentes candidatos. Essa lista corrresponde a um conjunto de componentes que podem ser utilizados para compor a arquitetura de data center. V´arios estudos de casos s˜ao apresentados para analisar o impacto ambiental, a dependabilidade e o custo operacional de energia el´etrica de arquiteturas reais de potˆencia e refrigera¸c˜ao de data centers.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-08T15:39:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DissertacaoMestrado-LubnniaMorais.pdf: 1068810 bytes, checksum: 0fb0e8db76865a85052555adeb36a048 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-08T15:39:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DissertacaoMestrado-LubnniaMorais.pdf: 1068810 bytes, checksum: 0fb0e8db76865a85052555adeb36a048 (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / A globalização e os avanços tecnológicos têm forçado as empresas a aumentar a produtividade e reduzir custos. Ao mesmo tempo, os clientes estão cada vez mais exigindo melhores produtos considerando atributos tangíveis (ex.: aroma, cor, sabor, textura, entre outros) e intangíveis (ex.: marca, comércio justo e responsabilidade ambiental). O café é um dos produtos agrícolas mais importantes do mercado mundial, considerado a força propulsora do desenvolvimento sócio-econômico para muitas regiões, além de ser produzido em todos os continentes. Vale ser ressaltado que o café é uma das bebidas mais consumidas no mundo, sendo a segunda maior commodity 1 negociada depois do petróleo. Para a economia brasileira, o café é uma atividade tradicional e de grande inserção no mercado internacional. É responsável pela geração de um grande número de empregos em todos os setores da economia, indo desde os setores de máquinas, equipamentos e insumos, passando pela produção no campo e pela indústria, até o setor de serviços, como logística e comércio. Atualmente o Brasil consolida a posição de maior produtor e exportador mundial de café, sendo responsável por 30% do mercado internacional de café. Logo é necessário analisar cada vez mais o processo de produção do café, a fim de aumentar a capacidade de produção do sistema, bem como reduzir simultâneamente os custos, sejam devidos à operação, manutenção, pontualidade na execução das tarefas ou ociosidade do equipamento. Tal análise quando corretamente aplicada, é capaz de evidenciar os principais pontos de gargalo, sobre os quais os gerentes de produção devem manter o foco e otimizá-los a fim de aumentar a vantagem competitiva de empresa. A avaliação do desempenho do processo de manufatura é de grande importância para detectar problemas no processo de produção (ex.: gargalos), bem como elementos para reduzir os custos, uma vez que as falhas geram custos durante o desenvolvimento, durante a produção e em serviço (B., 2008). A análise de desempenho puro de processos de fabricação assume que os processos não falham. Esta hipótese não é verdadeira, pois a maioria dos processos de fabricação podem continuar as suas operações, mesmo na presença de falhas. Logo, a realização da análise combinada de desempenho e disponibilidade, chamada performabilidade, é essencial. Este trabalho apresenta um modelo estocástico para avaliação de performabilidade e planejamento de processo do fabricação de café com o objetivo de reduzir o custo e o tempo do ciclo de produção. Um estudo de caso industrial mostra a utilidade prática dos modelos e metodologia proposta. Além disso, as estimativas obtidas a partir do modelo mostram que a abordagem proposta é de fato uma boa aproximação para as respectivas medidas obtidas a partir do processo real de fabricação do café. / Globalization and advanced manufacturing technologies have forced manufacturing firms to increase productivity while reducing costs. At the same time, customers are increasingly demanding better products considering tangible (e.g., smell, color, taste, texture, etc.) and intangible (e.g., mark, fair treading environmental responsability) attributes. Coffee is one of the most important agricultural products in the world market, considered the driving force of socio-economic development for many regions, besides being produced on every continent. Is worth be emphasized that coffee is one of the most consumed beverages in the world and is the second largest commodity traded after oil. For the Brazilian economy, the coffee is a traditional activity and of large insertion in the international market. It is responsible for generating a large number of jobs in all sectors of the economy, ranging from the sectors of machinery, equipment and supplies, through production in the field and industry to the service sector, such as logistics and trade. Currently, Brazil consolidates a position as the largest producer and exporter of coffee, accounting for 30% of the international coffee market. Therefore we analyze the coffee production process in order to increase the system’s production capacity and reduce costs simultaneously, are due to the operation, maintenance, on-time execution of tasks or idle equipment. Such analysis when properly applied, is able to show the main points of bottleneck, on which production managers must stay focused and optimize them in order to increase the competitive advantage of the company. The evaluation of the performance of the manufacturing process is very important to detect problems in the production process (ex .: bottlenecks), as well as elements to reduce costs, since faults generate costs in development, production and during service (B., 2008). The pure performance analysis of manufacturing processes assumes that the processes do not fail. This hypothesis is not true, since most manufacturing processes can continue to operate even in the presence of faults. Therefore, the performance of the combined analysis of performance and availability, call performability, is essential. This work presents a stochastic model for performability evaluation and planning of coffee manufacturing process aiming to reduce the cost and time of the production cycle. An industrial case study shows the practical usability of the proposed models and techniques. Besides, the estimates obtained from the model show that the proposed approach is indeed a good approximation to the respective measures obtained from the real coffee manufacturing process.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-10-31T13:02:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Bruno_Silva_Doutorado_Ciencia_da_Computacao_2016.pdf: 7350049 bytes, checksum: f6bc77a5446b293d932df5ac54dad560 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-31T13:02:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Bruno_Silva_Doutorado_Ciencia_da_Computacao_2016.pdf: 7350049 bytes, checksum: f6bc77a5446b293d932df5ac54dad560 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / CNPq / Cloud Computing Systems (CCSs) allow the utilization of application services for users around the world. An important challenge for CCS providers is to supply a high-quality service even when there are failures, overloads, and disasters. A Service Level Agreement (SLA) is often established between providers and clients to define the availability, performance and security requirements of such services. Fines may be imposed on providers if SLA’s quality parameters are not met. A widely adopted strategy to increase CCS availability and mitigate the effects of disasters corresponds to the utilization of redundant subsystems and the adoption of geographically distributed data centers. Considering this approach, services of affected data centers can be transferred to operational data centers of the same CCS. However, the data center synchronization time increases with the distance, which may affect system performance. Additionally, resources over-provisioning may affect the service profitability, given the high costs of redundant subsystems. Therefore, an assessment that include performance, availability, possibility of disasters and data center allocation is of utmost importance for CCS projects. This work presents a framework for geographically distributed CCS evaluation that estimates metrics related to performance, availability and disaster recovery (man-made or natural disasters). The proposed framework is composed of an evaluation process, a set of models, evaluation tool, and fault injection tool. The evaluation process helps designers to represent CCS systems and obtain the desired metrics. This process adopts a formal hybrid modeling, which contemplates CCS high-level models, stochastic Petri nets (SPN) and reliability block diagrams (RBD) for representing and evaluating CCS subsystems. An evaluation tool is proposed (GeoClouds Modcs) to allow easy representation and evaluation of cloud computing systems. Finally, a fault injection tool for CCSs (Eucabomber 2.0) is presented to estimate availability metrics and validate the proposed models. Several case studies are presented and analyze survivability, performance and availability metrics considering multiple data center allocation scenarios for CCS systems. / Sistemas de Computação em Nuvem (SCNs) permitem a utilização de aplicações como serviços para usuários em todo o mundo. Um importante desafio para provedores de SCN corresponde ao fornecimento de serviços de qualidade mesmo na presença de eventuais falhas, sobrecargas e desastres. Geralmente, um acordo de nível de serviço (ANS) é estabelecido entre fornecedores e clientes para definição dos requisitos de disponibilidade, desempenho e segurança de tais serviços. Caso os parâmetros de qualidade definidos no ANS não sejam satisfeitos, multas podem ser aplicadas aos provedores. Nesse contexto, uma estratégia para aumentar a disponibilidade de SCNs e mitigar os efeitos de eventuais desastres consiste em utilizar subsistemas redundantes e adotar de centros de dados distribuídos geograficamente. Considerando-se esta abordagem, os serviços de centros de dados afetados podem ser transferidos para outros centros de dados do mesmo SCN. Contudo, o tempo de sincronização entre os diferentes centros de dados aumenta com a distância entre os mesmos, o que pode afetar a performance do sistema. Além disso, o provisionamento excessivo de recursos pode afetar a rentabilidade do serviço, dado o alto custo dos subsistemas redundantes. Portanto, uma avaliação que contemple desempenho, disponibilidade, possibilidade de desastres e alocação de centro de dados é de fundamental importância para o projeto de SCNs. Este trabalho apresenta um framework para avaliação de SCNs distribuídos geograficamente que permite a estimativa de métricas de desempenho, disponibilidade e capacidade de recuperação de desastres (naturais ou causados pelo homem). O framework é composto de um processo de avaliação, conjunto de modelos, ferramenta de avaliação e ferramenta de injeção de falhas. O processo de avaliação apresentado pode auxiliar projetistas de SCNs desde a representação do sistem de computação em nuvem até a obtenção das métricas de interesse. Este processo utiliza uma modelagem formal híbrida, que contempla modelos de SCN de alto nível, redes de Petri estocásticas (RPEs) e diagramas de bloco de confiabilidade (DBCs) para representação e avaliação de SCNs e seus subsistemas. Uma ferramenta de avaliação é proposta (GeoClouds Modcs) que permite fácil representação e avaliação de sistemas de computação em nuvem. Por fim, uma ferramenta de injeção de falhas em SCN (Eucabomber 2.0) é apresentada para estimar métricas de disponibilidade e validar os modelos propostos. Vários estudos de caso são apresentados e estes analisam a capacidade de recuperação de desastres, desempenho e disponibilidade de SCNs distribuídos geograficamente.

Made available in DSpace on 2015-04-11T14:03:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vitor Bremgartner da Frota.pdf: 2212741 bytes, checksum: d795bab086a9fe7a83cb7bac13963dc1 (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com a disseminação dos cursos de Educação a Distância, um problema cada vez mais frequente é a falta de um acompanhamento personalizado ao aluno e a demora em responder por parte de mediadores e demais colegas às dúvidas e requisições dos alunos em Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVAs), normalmente postadas em fóruns de discussão ou manifestada via e-mails. A abordagem adotada para solução deste problema apresentada nesta dissertação baseia-se em Sistemas Multiagente e em uma ontologia estendida da especificação IMS Learner Information Package (LIP) a partir da teoria de habilidades e competências desenvolvida pelo sociólogo suíço Phillipe Perrenoud. Por meio dos agentes e da ontologia são detectadas as eventuais dúvidas dos alunos e estas são direcionadas aos membros da comunidade que possuem o perfil mais adequado a solucioná-la, isto é, para aqueles que possuem as habilidades e competências adequadas, diminuindo a demora de resposta às dúvidas dos alunos. Dessa forma, os alunos poderão interagir entre si com o propósito de solucionar eventuais dúvidas ou erros em determinadas atividades, compartilhando conhecimentos. A solução descrita nesta dissertação se baseia na aprendizagem colaborativa pela interação entre aprendizes, na qual é uma estratégia empregada com o propósito de construir conhecimento de maneira mais significativa em um AVA. O processo de recomendação personalizada é realizado por agentes que utilizam a ontologia. Para validação do sistema, foi desenvolvida uma Rede de Petri que representa as interações entre os agentes, além de simular a correta ordem de execução ou o paralelismo entre eles. A partir dessas concepções, foi implementado um SMA que utiliza a ontologia de modelo de aluno desenvolvida e este foi empregado para auxiliar alunos e tutores em um curso de Cálculo Numérico que faz uso do AVA Moodle. Os resultados obtidos com os testes aplicados no sistema comprovam a validade e a viabilidade da solução encontrada, composta de duas etapas: uma simulação em uma turma fictícia, a fim de avaliar a eficácia dos agentes e da ontologia e outro teste em uma turma real, com o objetivo de avaliar a eficácia do processo de recomendação entre os alunos. Questionários de pesquisa de opinião foram passados em sala de aula a fim de obter e avaliar as impressões dos alunos quanto ao recurso disponível aos mesmos no AVA.

A livre disponibilizaÃÃo de conteÃdos digitais vem crescendo de maneira expressiva na Web. Muitos desses conteÃdos podem ser modificados, reutilizados e adaptados para propÃsitos especÃficos. Embora muitos recursos para armazenamento e disponibilizaÃÃo de conteÃdos sejam bastante difundidos, nÃo se percebem na Internet repositÃrios que possuam instrumentos apropriados para o controle de versÃes de conteÃdo binÃrio (CB). A maioria das soluÃÃes encontradas para a persistÃncia de dados na Web à baseada em Bancos de Dados Relacionais (BDR). A simples adiÃÃo de modificaÃÃes aos dados originais e armazenamento em novos registros de tabelas em um BD pode ser ineficiente devido a uma quantidade potencialmente grande de informaÃÃes redundantes. à possÃvel, para este fim, adaptar ferramentas de versionamento conhecidas por Sistemas de Controle de VersÃo (SCV), ferramentas especializadas no armazenamento de regiÃes modificadas de documentos. Entretanto, um SCV à menos eficiente do que os Sistemas Gerenciadores de Bancos de Dados (SGBD) em tempo de acesso e recuperaÃÃo de informaÃÃes, o que pode comprometer o desempenho da aplicaÃÃo, caso seja adotado como soluÃÃo para a persistÃncia de dados. Visando conceber um repositÃrio de CBs versionados na Web, com gestÃo eficiente tanto para o acesso como para o armazenamento de CBs, neste trabalho à analisado o desempenho dos SGBDs gratuitos mais utilizados na atualidade e de um SVC que se revelou o mais adequado ao escopo deste trabalho. Os resultados obtidos serviram de base para a especificaÃÃo da arquitetura de um repositÃrio que se apoia em uma abordagem hÃbrida, com o uso simultÃneo de um SGBD e um SVC. Em seguida, foi realizada a modelagem por Redes de Petri Coloridas, o que permitiu a simulaÃÃo e a anÃlise da arquitetura concebida, demonstrando-se a maior eficiÃncia da arquitetura proposta em relaÃÃo a uma abordagem de armazenamento tradicional. / The free availability of digital content has fairly increased on the Web. Many of these contents can be modified, reused and adapted for specific purposes. Although diferent resources for providing and storing contents are widely available, there is a lack of tools suitable to versioning control of binary content on the Internet. In addition, most solutions to persistent data on the Web are based on Relational DataBase (RDB). As a simple solution, we can modify the original data and store new records in the tables of a database. However, this leads to a possible ineficiency due to a potentially large amount of redundant information. Nevertheless, in order to overcome this issue, it is possible to adapt versioning tools, also known as Control Version System (CVS), to the solution. These tools are specialized in storage of the modified regions of documents. This process is known as "deltification". However, regarding access time and gathering data, a CVS is less eficient than a DataBase Management System (DBMS). Therefore, if a CVS is used as a solution for data persistence, this can reduce the overall performance of the application.Aiming at designing a repository of versioned binary content on theWeb, with eficient management for both accessing and storing binary data, this work analyzes the performance of free DBMSs most frequently used and a CVS, which we consider being the most suitable to the addressed repository. The attained results were the basis for the specification of the architecture of a repository that relies on a hybrid approach. The resulting approach lies in the simultaneous use of a DBMS and a CVS. We took into account features and runtime performance of both tools for each operation required in the final application. Then, we designed models on Colored Petri Nets, which allowed the simulation and analysis of the aimed architecture. As a result, we present the eficiency of the proposed architecture against a traditional storage approach.

Apresenta uma análise da estimação de custos em sistemas de manufatura utilizando rede de Petri (PN), ferramenta gráfica e matemática para modelagem e simulação. Esta análise permite a apresentação de um sistema aplicável à programação e otimização de processos de fabricação aliadas à estimação dos custos ao longo do processo. Para uma determinada peça, a partir de conceitos sobre custeio de produtos, é proposto um modelo que visa conectar as transições da PN com as informações de custos de produção. O estudo de caso mostra que informações importantes à tomada de decisão podem ser obtidas através do uso de uma metodologia que incorpore planejamento de processos, métodos de custeio e redes de Petri. Finalmente, traz sugestão de um trabalho subseqüente: a partir do modelo proposto, implementar um template no editor/simulador de redes de Petri, Petri Net Tools 2000, capaz de realizar os cálculos necessários para estimativas de custo e fornecer resultados relevantes para um planejamento real. / This work presents a cost estimation analysis in manufacturing systems based in Petri net (PN), which is a graphical and mathematical tool. This analysis allows the presentation of a system, applicable to the programming and optimizing of manufacturing processes joined with cost estimation. A cost model is proposed using concepts of product costing. It seeks for connecting PN transitions to the data manufacturing cost of a certain part. The case study shows that important information to decision support can be found through the use of a methodology which joins process planning, costing systems and Petri nets. There is also a suggestion of a later work: a template implementation, on Petri Net Tools 2000 editor/simulator of PN models, which is able to accomplish the necessary calculations for cost estimates and, to supply important results to a real planning.