The advance of medicine and Information Technology (IT) has allowed the emergence of new techniques and medical device to provide direct or indirect improvements to the people's health, such as the minimally invasive surgical techniques and new devices for diagnosis and patient monitoring (HOLSBACH; NETO; HOLSBACH, 2013). The use of such devices provides a better diagnosis procedure and better diseases treatment, shorter hospital stay, convenience and privacy, as well as the possibility of the patient to proceed with home treatment. However, the growth of the number of devices is not always based on quality. The poor quality of such device is a problem that may compromise people's health. Therefore, in order to mitigate the risks of failures during the development of these medical devices, the manufacturers must follow safety standards specifications, such as the International Organization for Standardization (ISO) 14971 (ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009) and the technique Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA). The ISO 14971 was specified to guide the controls and basic care to be observed by the manufacturer throughout the development of all stages during the medical device's life cycle. According to this standard, security is freedom from unacceptable risk, and the discovery and verification if the risk is unacceptable or not happen during the risk management process. However the ISO 14971 was described in natural language, which is an error-prone description, ambiguous and is susceptible to problems such as misunderstanding of the stages of the risk management process, creating too complex process which will be difficult to be applied or too simplistic that does not address all risk management. Within this context, we use the ISO 14971 standard with the FMECA technique to provide a case study that performs the security specification of the Electrogastrography (EGG) device. This case study was performed at the Federal University of Alagoas Hospital, with the support of an expert in the development of biomedical signal acquisition systems. This case study was the basis to develop a Colored Petri Net that describes the risk management process, reducing the problems on natural language descriptions. In addition, this model helps in the verification and the validation steps of medical devices manufacturing and allows the use of modeling as a tool for teaching and training the risk management process. / O avanço da medicina e da tecnologia da informação (TI) tem propiciado o surgimento de novas técnicas e equipamentos que, gradativamente, oferecem melhorias diretas ou indiretas à saúde dos pacientes como, por exemplo, as técnicas cirúrgicas minimamente invasivas e os novos equipamentos para diagnóstico e monitoramento de pacientes (HOLSBACH; NETO; HOLSBACH, 2013). É com a utilização destes equipamentos que se torna possível ter melhores condições de diagnóstico e tratamento de doenças, menor tempo de internação, maior praticidade e privacidade, permitindo inclusive ao paciente proceder com o tratamento domiciliar, contudo, o crescimento da quantidade de dispositivos nem sempre está aliada à qualidade. A má qualidade destes equipamentos é um problema que pode comprometer a saúde do paciente e do operador e, por isso, se faz necessária a utilização de técnicas e padrões que permitam a fabricação de equipamentos médicos mais seguros, tais como a técnica Análise dos Modos de Falha Efeitos e Criticidade (FMECA) e o padrão International Organization for Standardization (ISO) 14971 (ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009). A ISO 14971 foi desenvolvida com o propósito de indicar os controles e os cuidados básicos que devem ser observados pelo fabricante em todo o ciclo de vida de um equipamento médico. De acordo com esta ISO, segurança é a ausência de riscos não aceitáveis e a verificação se os riscos encontrados são aceitáveis ou não acontece durante o processo de gerenciamento de risco, porém, os fabricantes ao adotar o gerenciamento de risco descrito em linguagem natural, que é ambígua, estão suscetíveis a problemas tais como, falta de compreensão das etapas do processo de gerenciamento de risco, criação de processo demasiadamente complexo ao qual terão dificuldade de aplicar ou simplista demais que não contempla todo o gerenciamento de risco. Com a finalidade de solucionar o supracitado problema é apresentado neste trabalho um estudo de caso explorando o processo de gerenciamento de risco baseado na ISO 14971 com a técnica FMECA, com o objetivo de realizar a especificação de segurança de um equipamento médico de Eletrogastrografia (EGG). Esse estudo de caso foi realizado no Hospital Universitário da Universidade Federal de Alagoas e contou com o auxílio de um especialista em desenvolvimento de sistemas de aquisição de sinais biomédicos. Esse estudo é a base para a construção do modelo formal em Redes de Petri Coloridas do processo de gerenciamento de risco. O modelo em Redes de Petri Coloridas auxilia no entendimento da ISO, ao reduzir a subjetividade inerente a descrição em linguagem natural. Além disto, este modelo auxilia nas etapas de verificação e validação do equipamento médico e possibilita uso do modelo como uma ferramenta didática para o ensino e treinamento do processo de gerenciamento de risco.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissEGRM.pdf: 5921557 bytes, checksum: 89005165cd9d839d8283e0713abe1fb8 (MD5) Previous issue date: 2005-05-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The Petri Net based Search has been shown as a promising way to solve Flexible manufacturing Systems (FMS) Scheduling Problem. However, the response time is critical since it s a system with high computational complexity. Focusing the reduction of response time, this work proposes a heuristic for Petri Net based Search to solve FMS Scheduling problem of makespan minimization. Experiments showed improvements on response time reduction comparing with prior works / Abordagens de Busca baseadas em Rede de Petri (PN) têm sido mostradas como uma forma promissora de resolver o problema da Programação da Produção de Sistemas Flexíveis de Manufatura (FMS). Entretanto, o tempo de resposta é crítico, uma vez que se trata de um sistema de alta complexidade computacional. Focando a redução do tempo de resposta do sistema, este trabalho propõe uma heurística para busca baseada em Rede de Petri para resolver o problema de programação de FMS na minimização do makespan. Experimentos mostraram um avanço na melhoria do tempo de resposta em relação a trabalhos anteriores

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6393.pdf: 3853954 bytes, checksum: aebabdd8a86520900d7239023c798d02 (MD5) Previous issue date: 2012-09-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / The flexible manufacturing systems (FMS) are automated production systems capable of producing a wide variety of product types. They are composed by machines, robots and automated transport systems. Make the control of an FMS is a complex task due to the various subsystems and elements that compose it, and also by the necessity of respond to strategic issues that vary according to market demands. Much has been made in relation to the control of FMS. Several studies in the literature cover issues of control of FMS. Despite the high number of papers that address these issues, technological advances and market demands cause introduction of new challenges and new studies are conducted. This work based itself on other studies about the control of FMS to evolve into some issues of modeling and control of FMS. The purpose of this paper is to indicate a modeling strategy, based on Petri nets, that is easy to understand, requiring low efforts to adapt to different production plans, and allowing that the control of the FMS model takes into account information of the current state of the system in decision making for conflict resolution. The work ends with the application of the modeling method proposed in a hypothetical FMS. It was built a control system to make the reading of variables from the model of the FMS and decide how conflicts should be resolved on the Petri net model. To support the decision making of the control system, it was built a Fuzzy system. Simulations were conducted for a variety of production plans in which the control system achieved real-time responses to conflict resolution, preventing the system of reach deadlock conditions. / Os sistemas flexíveis de manufatura (FMS) são sistemas de produção automatizados capazes de produzir uma grande variedade de tipos de produto. Eles são compostos por máquinas, robôs e sistemas de transporte automático. Realizar o controle de um FMS é uma tarefa complexa devido aos vários subsistemas e elementos que o compõe, e também pela necessidade de responder a questões estratégicas que variam de acordo com as demandas do mercado. Muito tem sido feito em relação ao controle de FMSs. Vários trabalhos na literatura abrangem as questões de controle de FMSs. Apesar do alto número de trabalhos que abordam estas questões, os avanços tecnológicos e as exigências de mercado fazem com que novos desafios sejam lançados e novos estudos sejam realizados. Este trabalho se baseia em outros trabalhos sobre o controle de FMS para evoluir em algumas questões de modelagem e controle de FMSs. A proposta deste trabalho é indicar uma estratégia de modelagem baseada em redes de Petri que seja de fácil compreensão, que exija baixos esforços de adaptação para planos de produção diferentes, e que permita que o controle do modelo de FMS leve em consideração informações do estado corrente do sistema, nas tomadas de decisão para a resolução de conflitos. O trabalho é finalizado com a aplicação do método de modelagem proposto em um FMS hipotético. Foi construído um sistema de controle para fazer a leitura de variáveis do modelo de FMS e decidir como os conflitos do modelo em redes de Petri devem ser resolvidos. Para apoiar as tomadas de decisão do sistema de controle foi construído um sistema Fuzzy. Foram realizadas simulações para uma variedade de planos de produção nos quais o sistema de controle obteve respostas em tempo real para a resolução dos conflitos impedindo que o sistema atingisse condições de deadlock.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LennedyCS_DISSERT.pdf: 3653783 bytes, checksum: 8a237d13a56a26f3a6ff1bf8c63bdede (MD5) Previous issue date: 2010-03-22 / The several existing methods for oil artificial lifting and the variety of automation equipment for these methods many times lead the supervisory systems to be dedicated to a unique method and/or to a unique manufacturer. To avoid this problem, it has been developed the supervisory system named SISAL, conceived to supervise wells with different lifting methods and different automation equipments. The SISAL system is working in several Brazilian states but, nowadays, it is only supervising rod pump-based wells. The objective of this work is the development of a supervision module to the plunger lift artificial lift method. The module will have the same characteristics of working with automation hardware of many manufacturers. The module will be integrated to the SISAL system, incorporating the capacity to supervise the plunger lift artificial lift method. / Os v?rios m?todos de eleva??o artificial de petr?leo e os diferentes equipamentos de automa??o existentes muitas vezes levam a que os sistemas supervis?rios sejam dedicados a um ?nico m?todo e/ou a um ?nico fabricante de equipamentos. Para contornar este problema, foi desenvolvido o sistema SISAL, capaz de supervisionar po?os com diferentes m?todos de eleva??o e equipamentos de automa??o. Atualmente, o SISAL est? em opera??o em diversos po?os em v?rios estados do Brasil, supervisionando po?os de bombeio mec?nico. O objetivo deste trabalho ? desenvolver um m?dulo de supervis?o para o m?todo de eleva??o artificial plunger lift, com as mesmas caracter?sticas de poder trabalhar com hardwares de automa??o de diferentes fabricantes. O m?dulo desenvolvido ser? integrado ao SISAL, de forma a incorporar ao sistema a capacidade de supervisionar este novo m?todo de eleva??o.

Au cours des dernières décennies, la complexité croissante des systèmes de production et de leur commande a rendu crucial le besoin d’utiliser les méthodes formelles pour faire face aux problèmes relatifs au contrôle, à la fiabilité, au diagnostic des fautes et à l’utilisation optimale des ressources dans les installations de production. Cela concerne en particulier les systèmes automatisés de production (SAP), caractérisés par des cycles technologiques complexes qui doivent s’adapter à des conditions changeantes. Les SAP modernes sont des sous-systèmes interconnectés tels que des machines à commande numérique, des stations d'assemblage , des véhicules guidés automatisés (AGV), des cellules robotisées, des convoyeurs et des systèmes de contrôle par ordinateur. Les fabricants utilisent des machines automatisées et des contrôleurs pour assurer des produits de qualité plus rapidement et plus efficacement. Aussi, ces systèmes automatisés peuvent fournir des informations essentielles pour aider les gestionnaires à prendre les bonnes décisions. Cependant, en raison de la grande flexibilité des SAP, des défaillances telles qu’un mauvais assemblage ou le dépôt d’une pièce dans un tampon inapproprié peuvent se produire lors du fonctionnement du système. De tels dysfonctionnements diminuent la productivité du système générant ainsi des pertes économiques et des effets perturbateurs sur le système. En conséquence, le problème de l’optimisation des performances des SAP est impératif.Cette thèse se focalise sur l’évaluation et l’optimisation des performances des systèmes de production automatisés via le modèle des réseaux de Pétri temporisés. / In the last decades, there has been a constant increase in the awareness of company management about the importance of formal techniques in industrial settings to address problems related to monitoring and reliability, fault diagnosis, and optimal use of resources, during the management of plants. Of particular relevance in this setting are the so-called Automated Manufacturing Systems (AMSs), which are characterized by complex technological cycles that must adapt to changing demands. Modern AMSs are interconnected subsystems such as numerically controlled machines, assembly stations, automated guided vehicles, robots, conveyors and computer control systems. Manufacturers are using automated machines and controls to produce quality products faster and more efficiently. Meanwhile, these automated systems can provide critical information to help managers make good business decisions. However, due to the high flexibility of AMSs, failures such as a wrong assembly or a part put in a wrong buffer may happen during the operation of the system. Such failures may decrease the productivity of the system which has an economical consequence and can cause a series of disturbing issues. As a result, the performance optimization in AMSs are imperative. This thesis focuses on the performance evaluation and performance optimization of automated manufacturing systems using timed Petri nets models.

Dentre as várias abordagens consagradas para análise de desempenho de algoritmos em termos de tempo de execução, destacam-se, por exemplo, a análise assintótica, as técnicas de recorrências e a análise probabilística. Entretanto, há algoritmos que apresentam certas peculiaridades que tornam o uso dessas técnicas puramente matemáticas de avaliação de desempenho inadequadas ou excessivamente árduas. É o caso, por exemplo, de algoritmos cujo tempo de execução pode variar significativamente para um mesmo dado de entrada em função da dinâmica de execução. O mesmo acontece no caso de algoritmos distribuídos em que, dependendo da complexidade da política de distribuição utilizada, a avaliação por meio de métodos analíticos do efeito de um gradual incremento de processadores no seu tempo de execução pode tornar-se impraticável. Em situações como essas, a fim de evitar a alta complexidade matemática envolvida na análise de desempenho desses algoritmos, algumas alternativas baseadas em métodos empíricos ou em modelagem visual vêm sendo adotada pelos pesquisadores. Contudo, ambas alternativas apresentam inconvenientes: no caso dos métodos empíricos, eles requerem a implementação dos algoritmos analisados, o que tem um efeito perverso particularmente no caso dos algoritmos distribuídos, uma vez que eles demandam a aquisição prévia de recursos de hardware dispendiosos de multi-processamento antes mesmo de saber se a proposta de distribuição investigada, de fato, vale a pena. Já as abordagens baseadas em modelos visuais atualmente utilizadas (baseadas em grafos, autômatos e Unified Modeling Language - UML) não contam com os recursos dinâmicos necessários para lidar com a avaliação do tempo de execução dos algoritmos. Neste cenário, o presente trabalho propõe uma abordagem visual formal para avaliar o tempo de execução de algoritmos baseada em simulações automáticas de modelos de Redes de Petri Coloridas Hierárquicas (RdPCH) no ambiente gráfico CPN Tools. A abordagem proposta é validada por meio de cálculo dos seguintes parâmetros associados aos algoritmos usados como estudo de caso: a função de complexidade, o tempo de execução real e, no caso dos algoritmos distribuídos, o speedup e a eficiência. Foram usados como estudos de caso os seguintes três relevantes algoritmos de busca usados nos agentes da Inteligência Artificial com a finalidade de definir as ações mais apropriadas que tais agentes devem executar de modo a cumprir seu objetivo, com êxito, em um ambiente em que um oponente tenta minimizar suas chances de sucesso: os algoritmos seriais Minimax e Alpha-Beta; e o algoritmo distribuído PVS. Os resultados obtidos confirmam a correção da abordagem proposta. / Among the various approaches established for analyzing the performance of algorithms in terms of runtime, one can highlight as examples, the asymptotic analysis, recurrence techniques, and probabilistic analysis. However, there are algorithms that present certain peculiarities, which make the use of these purely mathematical performance evaluation techniques inadequate or excessively difficult. This is the case of algorithms for which the runtime varies significantly for the same input data, due to its execution dynamics. The same happens in the case of distributed algorithms, where depending on the complexity of the distribution policy being used, the evaluation by means of analytical methods concerning the effect of a gradual increase in processors on runtime can become impractical. In situations such as these, in order to avoid the high mathematical complexity involved in the performance analysis, researchers have adopted alternatives based on empirical methods or visual modeling. However, both alternatives have drawbacks: in the case of empirical methods, they require the implementation of analyzed algorithms, which has a perverse effect especially in the case of distributed algorithms. This occurs, as they demand the acquisition beforehand of expensive multiprocessing hardware resources before knowing if the distribution proposal under investigation is in fact viable. On the other hand, those approaches based on visual models currently under use (based on graphs, automata and Unified Modeling Language) one notes that does not contain the necessary dynamic resources for dealing with the runtime evaluation of algorithms. In this scenario, the present study proposes a formal visual approach, in order to evaluate the algorithm runtime based on automatic simulations of Hierarchical Colored Petri Net models in the CPN Tools graphic environment. The proposed approach is validated through the calculation of the following parameters associated with the algorithms being used as a case study: the complexity function, real runtime, and in the case of distributed algorithms, speedup and efficiency. The cases studies were based on three relevant search algorithms used in the agents of the Artificial Intelligence, with the aim of defining the most appropriate actions that these agents need to execute in order to fulfil their objective, in an environment where the opponent tries to minimize their chances of success. The algorithms under consideration were the serial algorithms Minimax and Alpha-Beta; and the PVS distributed algorithm. The obtained results confirm the correction of the proposed approach. / Tese (Doutorado)

Afin de faire face à différents types de stress et s'adapter à de nouveaux environnements, les bactéries ont développé de nombreux mécanismes génétiquement régulés. La compétence pour la transformation naturelle est un processus qui favorise le transfert horizontal de gènes. Si les espèces phylogénétiquement éloignées partagent des mécanismes conservés d'intégration et de remaniement de l'ADN, les circuits de régulation de la compétence ne sont toutefois pas universels mais adaptés au mode de vie de chaque espèce. Chez les bactéries Gram-positives, les cascades de régulation de Streptococcus pneumoniae et Bacillus subtilis sont les mieux documentées. Si de nombreux modèles mathématiques ont été établis pour étudier différents aspects de la régulation des compétences chez B. subtilis, un seul modèle à échelle de population a été développé pour S. pneumoniae, il y a plus de dix ans, sur la base d'hypothèses contestées par de nouvelles données expérimentales. Nous avons développé, chez S. pneumoniae, un modèle fondé sur la connaissance de la régulation de la compétence qui intègre les éléments biologiques essentiels connus à ce jour. La cohérence structurelle de la topologie du réseau est confirmée par le formalisme des réseaux de Petri. Le réseau est ensuite transformé en un ensemble d'équations différentielles ordinaires pour étudier son comportement dynamique. La cinétique des protéines a été estimée en utilisant des données de luminescence et l'estimation des paramètres a été contrainte à partir des connaissances disponibles. Après avoir testé des modèles alternatifs, nous avons proposé l'existence d'un produit de gène tardif supplémentaire pouvant inhiber l'action de ComW, l'activateur du facteur sx. Nous apportons également un nouvel éclairage sur cette cascade de régulation en prédisant la cinétique de composantes du système qui pourraient être impliquées dans des comportements spécifiques. Ce modèle consolide les connaissances expérimentales acquises sur la régulation de la compétence chez S. pneumoniae. De plus, il peut être appliqué aux autres espèces de streptocoques appartenant aux groupes mitis et anginosus puisqu'ils partagent le même circuit régulateur. À l'échelle populationnelle, la transition vers l'état de compétence se produit d'abord dans une sous-population de cellules et se propage ensuite dans toute la population par contact physique cellule à cellule. En permettant la simulation du comportement d'une cellule individuelle, le modèle pourra servir de module dans la conception d'un modèle d'une population bactérienne composée de cellules hétérogènes. / Bacteria have evolved many types of genetically induced mechanisms to face different types of stresses and to adapt to new environments. Competence for natural transformation is one such process that promotes horizontal gene transfer. If phylogenetically distant species share conserved uptake and processing apparatus, competence regulatory circuits are not universal but adapted to every species' lifestyle. In Gram-positive bacteria, Streptococcus pneumoniae and Bacillus subtilis regulatory cascades are the best documented. If many mathematical models have been established to study different aspects of competence regulation in B. subtilis, only one population-scaled model has been developed for S. pneumoniae, a decade ago, based on hypotheses that are challenged by new experimental data. We develop, in S. pneumoniae, a knowledge-based model of the competence regulation at cell level that integrates the enriched biological knowledge acquired to date. The structural consistency of the network topology is confirmed using Petri net formalism. The network is further turned into a set of ordinary differential equations to study its dynamics behavior. Protein kinetics are estimated using time-series luminescence data and other parameter estimations are constrained according to available knowledge. We point out some gap in competence shut-off knowledge, and, after testing alternative models, we predict the requirement of a yet unknown late com gene product inhibiting the action of ComW, the ?x factor activator. We also bring new insights into this regulatory cascade by predicting the system components that might be involved in specific experimental behavior. Our model consolidates the experimental knowledge acquired on competence regulation in S. pneumoniae. Moreover, it can be applied to the other streptococci species belonging to the mitis and anginosus groups since they shared the same regulatory circuit. In the population, the competence shift happens first in a subpopulation of cells and spreads into the whole population through cell to cell contact. Allowing simulation of individual cell behavior, our model will provide a brick for the design of a population-scale model composed of heterogeneous cells.

A Indústria 4.0, ou quarta revolução industrial, é o atual cenário industrial que estabelece um novo paradigma para os sistemas de produção. A indústria 4.0 é compreendida como a implementação da fábrica inteligente que opera de forma mais autônoma e com menor intervenção humana, cujo propósito é prover serviços e produtos inteligentes que atendam às necessidades individuais dos consumidores. A Indústria 4.0 está amparada nos sistemas ciber-físicos (CPS) e na Internet das Coisas (IoT). Neste cenário máquinas e produtos se comunicam entre si visando automatizar os processos industriais por meio de informações individuais obtidas em tempo real durante os processos de manufatura. No entanto, a Indústria 4.0 e as pesquisas em torno desse assunto ainda são muito recentes e requerem mais investigações no que diz respeito às arquiteturas que suportem a sua implementação, entre elas a comunicação entre produtos e máquinas. Neste quesito, recentemente foi proposto o modelo de arquitetura de referência para a Indústria 4.0 (RAMI 4.0) com o objetivo de nortear a implementação deste tipo de sistema. Contudo, o RAMI 4.0 ainda requer esforços no campo da pesquisa sob diferentes aspectos, entre eles a integração vertical de recursos do sistema de produção. Neste sentido, este trabalho objetiva apresentar uma arquitetura para a descoberta de equipamentos para processar operações conforme as necessidades dos produtos. A arquitetura foi projetada em camadas baseadas no RAMI 4.0 para prover componentes que permitam a comunicação entre equipamentos e produtos, e um mecanismo similar ao sistema de nomes de domínios (DNS - Domain Name System) para realizar a descoberta de equipamentos para processar uma determinada operação. Nessa arquitetura as informações dos equipamentos são armazenadas em uma estrutura organizada hierarquicamente para auxiliar o serviço de descoberta, e os produtos possuem informações das operações necessárias para o processo de manufatura. Para garantir a eficácia do funcionamento dos componentes e suas interações, é necessário a verificação e validação por meio de métodos formais. Neste trabalho a verificação e validação é realizada por meio da técnica PFS (Production Flow Schema)/RdP (Rede de Petri). Por fim, a arquitetura é aplicada em um sistema de produção modular para demonstrar a sistemática de implementação e a sua efetividade. / The Industry 4.0, also known as fourth industrial revolution, is the current industrial scenario that sets a new paradigm for production systems. The Industry 4.0 can be understood as the implementation of the smart factory that operates more autonomously and with less human intervention. The purposes of it is to provide smart products and services that meet the consumer individual needs. The Industry 4.0 is supported by cyber-physical systems (CPS) and Internet of Things (IoT). In this scenario machines and products communicate with each other to automate industrial processes through individual information that are obtained in real time during manufacturing processes. However, the researches around this issue are still very recent and require further investigations with regard of to the architectures that support its implementation, including communication between products and equipment. Taking into account this problem, a Reference Architectural Model for Industry 4.0 (RAMI 4.0) was recently proposed with the purpose to guide the implementation of this system type. However, the RAMI 4.0 still requires efforts in different aspects, including the vertical integration of resources of the production systems. In this sense, this work aims to present an architecture for the discovery of equipment to process operations according to the product needs. The architecture was designed based on layers of the RAMI 4.0 to provide components that allow communication between equipment and products and a Web Service that offer a mechanism similar to the Domain Name System (DNS) to locate equipment to process a required operation. In this architecture the capable operations supported by the equipment are stored in a structure organized hierarchically to aid the discovery service, and the products have information of the operation required for the manufacturing process. In order to guarantee the effectiveness of the component functionalities and their interactions it is necessary to verify and validate them by formal methods. In this work the Production Flow Schema (PFS)/Petri Net (PN) technique is used to develop the conceptual and functional modeling of the architecture. Finally the architecture is applied in a modular production system to demonstrate its implementation systematics and its effectiveness.

Sistemas de controle de edifícios inteligentes têm evoluído consideravelmente e a sua confiabilidade também tem melhorado. Mesmo assim, falhas são inevitáveis em sistemas concebidos, construídos e operados pelo homem e uma abordagem alternativa envolve a minimização das conseqüências das falhas. Isto é possível através da reconfiguração do sistema que se faz realocando funções de controle e escolhendo outras formas de interação entre os processos. Apesar disso, na literatura ainda não existe muito material que trate da modelagem de processos em que desde a sua concepção as falhas são consideradas. Assim, propõe-se neste trabalho o desenvolvimento de um procedimento para a modelagem de sistemas de controle considerando além das especificações funcionais, em situação normal, a ocorrência de falhas. Em função da base teórica existente e ferramentas disponíveis a abordagem proposta adota o conceito de sistemas a eventos discretos, holon e a técnica de rede de Petri e suas extensões para descrever a estrutura e o funcionamento deste sistema de controle. Um exemplo de aplicação é aqui apresentado para ilustrar as principais características deste procedimento. / Control systems of intelligent buildings have evolved and its reliability has evidently improved. However, faults are inevitable in systems conceived, constructed and operated by humans and an alternative approach is the minimization of the faults consequences. This is possible through the reconfiguration of the system, i.e., re-allocating control functions and choosing other forms of interaction between the processes. Despite this, there are few publications that deal with the modeling of processes where since its conception the faults are considered. Thus, this work proposes the development of a procedure for the modeling of control systems considering beyond the functional specifications in normal situation, the occurrence of faults. Based on the existing theoretical base and available tools the proposal adopts the concept of discrete event system, holon and Petri net technique with its extensions to describe the structure and the operation of these control systems. An application example is here presented to illustrate the principal characteristics of this proceeding.

A capacidade de reconfiguração de sistemas de manufatura tem sido procurada pelas empresas para assegurar características de agilidade, eficiência e exibilidade para atender as mudanças de tipo/quantidade de produtos, processos, recursos e, além disso, para assegurar a devida reação à ocorrência de falhas. Por outro lado, a Indústria 4.0\" impõe novos desafios para os sistemas de controle, tais como a integração de tecnologias de interação entre homem e máquina em cadeias de valor compondo uma rede de plantas industriais geograficamente dispersas. O controle de sistemas reconfiguráveis de manufatura deve considerar: (i) funcionalidades de sistemas distribuídos e dispersos, tais como agilidade de resposta às mudanças, autonomia e colaboração entre os componentes para alcançar os objetivos do sistema de forma conjunta; (ii) interfaces para sua interoperabilidade e portabilidade; (iii) modularização para facilitar a manutenção, expansão e atualização do sistema, evitando a sobreposição de escopos; e (iv) mecanismos de controle para supervisionar as ações e interações dos componentes, o diagnóstico e a tomada de decisão. O pleno atendimento a estes requisitos não é trivial e formalismos para o desenvolvimento de soluções devem ser adotados. Uma solução é combinar técnicas voltadas para sistema multiagente e holon com arquitetura orientada a serviço através de uma adequada técnica de modelagem usando extensões de rede de Petri: Production Flow Schema e Input Output Place Transition. Portanto, este trabalho prop~oe uma arquitetura de controle e o método de modelagem de seus componentes para sistemas reconfiguráveis de manufatura combinando estas técnicas e considerando os aspectos de personalização, convertibilidade, escalabilidade, modularidade, integrabilidade, diagnosticabilidade, interoperabilidade e colaboração entre os componentes do sistema de controle, inclusive do homem. Um exemplo de aplicação é apresentado para demonstrar a viabilidade da proposta e comprovar os resultados alcançados. / The reconfiguration ability of the manufacturing systems has been approached by companies to ensure agility, efficiency and exibility characteristics to address the changes of type/quantity of products, processes and resources and, furthermore, to ensure proper reaction to the fault occurrence. On the other hand, the\"Industry 4.0\" imposes new challenges for control systems, such as interaction between man and machine into value chains composing a network of geographically dispersed industrial plants. The control of reconfigurable manufacturing systems should consider: (i) functionalities requirements of distributed and disperse systems, such as responsiveness to changes, autonomy and collaboration among components to achieve the global system aim; (ii) interfaces for interoperability and portability; (iii) modularity to facilitate maintenance, expansion and upgrade of the system, avoiding the overlapping of scopes; and (iv) control mechanisms to supervise the actions and interactions among components, diagnosis and decision making. The compliance with these requirements is not trivial and formalisms to develop solutions must be adopted. A solution is combining techniques based on holonic and multi-agent system with service-oriented architecture through appropriate modeling using Petri net extensions: Production Flow Schema and Input Output Place Transition. Therefore, this paper proposes control architecture and a method to model components for reconfigurable manufacturing systems, combining these techniques and considering aspects of customization, convertibility, scalability, modularity, integrability, diagnosability, interoperability and collaboration among control system components, including humans. An application example is presented to demonstrate the feasibility of the proposal and verify the results.