Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / In recent years, there have been a lot of technology innovations to automate the day to day processes done by every person. These days the automobile manufacturers introduce new features in their cars, in order to improve customer experience, like Adaptive cruise control, Parallel park assist, etc. The objective of this thesis is to model an automated parallel parking system and to simulate the system behavior, by taking into account the high level events which happen when a car is parallel parked. The tool used in this thesis to model and simulate the system is Hybrid Petri net (HPN), which is versatile to model the real life systems. Chapter 1 deals with a brief introduction of the related work in Hybrid Petri net modeling of real life systems, automatic parallel parking systems and how the concept for modeling the parallel parking system was developed. Chapter 2 deals with the general introduction about Discrete, Continuous and Hybrid Petri nets and their dynamics which are essential for understanding this thesis. Chapter 3 deals with the development of the model and the various stages in the model development. Errors encountered in each stage is briefly discussed and the improvements are discussed in the next stage of development. This chapter concludes with the final integrated model and operation of the model. Chapter 4 deals with the discussion of results obtained when the model is tested in MATLAB and SIMHPN (which is a Matlab embedded simulation program). The results are compared, the system behavior is observed and the purpose of the thesis is justified. In Chapter 5, a conclusion is provided to summarize the entire thesis.

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[pt] A análise de requisitos desempenha um papel fundamental no processo de desenvolvimento de software. Neste sentido, representações de cenários baseados em linguagem natural são muitas vezes utilizados para descrever especificações de requisitos de software (SRS). Cenários descritos usando linguagem natural podem ser ambíguos e, às vezes, imprecisos. Este problema é parcialmente devido ao fato de que os relacionamentos entre os cenários são raramente representados explicitamente. Como os cenários são utilizados como entrada para as actividades subsequentes do processo de desenvolvimento de software (SD), é muito importante facilitar a sua análise; especialmente para detectar defeitos devido a informações erradas ou falta de informação. Este trabalho propõe uma abordagem baseada em Redes de Petri e técnicas de Processamento de Linguagem Natural como uma forma eficaz para analisar os cenários adquiridos, e que toma descrições textuais de cenários (em conformidade com um metamodelo definido neste trabalho) como entrada e gera um relatório de análise como saída. Para facilitar a análise automática, os cenários são transformados em Redes de Petri (Lugar/Transição) equivalentes. Os cenários e suas Redes de Petri resultantes podem ser analisados automaticamente para avaliar algumas propriedades relacionadas à desambiguidade, completeza, consistência e corretude. Os defeitos identificados podem ser rastreados até os cenários, permitindo a sua revisão. Nós também discutimos como desambiguidade, completeza, consistência e corretude das SRSs baseadas em cenários podem ser decompostas em propriedades relacionadas, e definimos heurísticas para encontrar indicadores de defeitos que prejudicam estas propriedades. Avaliamos nosso trabalho, aplicando a nossa abordagem de análise em quatro estudos de caso. Essa avaliação compara os resultados obtidos pela nossa abordagem automatizada contra os resultados obtidos por um processo de inspeção e com trabalhos relacionados. / [en] Requirements analysis plays a key role in the software development process. Natural language-based scenario representations are often used for writing software requirements specifications (SRS). Scenarios written using natural language may be ambiguous, and, sometimes, inaccurate. This problem is partially due to the fact that relationships among scenarios are rarely represented explicitly. As scenarios are used as input to subsequent activities of the software development process (SD), it is very important to enable their analysis; especially to detect defects due to wrong information or missing information. This work proposes a Petri-Net and Natural Language Processing (NLP) based approach as an effective way to analyze the acquired scenarios, which takes textual description of scenarios (conform to a metamodel defined in this work) as input and generates an analysis report as output. To enable the automated analysis, scenarios are translated into equivalent Place/Transition Petri-Nets. Scenarios and their resulting Petri-Nets can be automatically analyzed to evaluate some properties related to unambiguity, completeness, consistency and correctness. The identified defects can be traced back to the scenarios, allowing their revision. We also discuss how unambiguity, completeness, consistency and correctness of scenario-based SRSs can be decomposed in related properties, and define heuristics for searching defect indicators that hurt these properties. We evaluate our work by applying our analysis approach to four case studies. The evaluation compares the results achieved by our tool-supported approach, with an inspection based approach and with related work.

No / Security mechanisms, such as encryption and authentication protocols, require extra computing resources and therefore, have an adverse effect upon the performance of robotic mobile wireless ad hoc networks (RANETs). Thus, an optimal performance and security trade-off should be one of the main aspects that should be taken into consideration during the design, development, tuning and upgrading of such networks. In this context, an exposition is initially undertaken on the applicability of Petri nets (PNs) and queueing networks (QNs) in conjunction with their generalisations and hybrid integrations as robust quantitative modelling tools for the performance analysis of discrete flow systems, such as computer systems, communication networks and manufacturing systems. To overcome some of the inherent limitations of these models, a novel hybrid modelling framework is explored for the quantitative evaluation of RANETs, where each robotic node is represented by an abstract open hybrid G-GSPN_QN model with head-of-line priorities, subject to combined performance and security metrics (CPSMs). The proposed model focuses on security processing and state-based control and it is based on an open generalised stochastic PN (GSPN) with a gated multi-class 'On-Off' traffic and mobility model. Moreover, it employs a power consumption model and is linked in tandem with an arbitrary QN consisting of finite capacity channel queues with blocking for 'intra' robot component-to-component communication and 'inter' robot-to-robot transmission. Conclusions and future research directions are included.

Em um cenário de aumento de competitividade, crescente expectativa por inovações do produto e necessidade de atender diferentes perfis de consumidores, o conceito de gerenciamento de cadeias de suprimentos globais (GSCM) surge como uma estratégia para coordenar mais eficazmente as atividades dispersas geograficamente dos sistemas produtivos. Na adoção do GSCM, as organizações devem lidar com rupturas que impactam no gerenciamento das suas atividades, tais como a interrupção de vias de transporte, pane no fornecimento de energia, desastres naturais e até ataques terroristas. Nesse contexto, o trabalho introduz um procedimento sistematizado para modelagem das cadeias de suprimentos visto como um sistema a eventos discretos e sua análise por simulação das atividades do GSCM baseada em técnicas formais como a rede de Petri (PN) e o Production Flow Schema (PFS). Um exemplo é também apresentado para ilustrar e comprovar as vantagens do método proposto na análise do GSCM. / In a context of increasing competition, rising of expectations for product innovations and need to satisfy different consumer needs, the concept of global supply chain management (GSCM) emerges as a strategy to more efficiently coordinate the geographically dispersed activities of production systems. Adopting GSCM, organizations have to deal with external disruptions that impact management activities, such as transport interruption, power supply failure, natural disasters and terrorist attacks. In this way, a systematized procedure for modeling supply chains as a discrete event system and simulation analysis of GSCM activities based on formal techniques, such as Petri net (PN) and Production Flow Schema (PFS) is introduced. An example is also presented to illustrate and confirm the advantages of the proposed method for GSCM analysis.

Auf dem Gebiet der Gerätesteuerung existieren zahlreiche Insellösungen, die den Anspruch nach generischer Eignung nicht erfüllen. In besonderer Weise defizitär ist der Mangel an ganzheitlichen, offenen Frameworks, bei denen die Autokonfiguration, die Gerätezuordenbarkeit vor Ort, die Geräteüberwachbarkeit, die Inter-Gerätekommunikation und die Automatisierbarkeit von Abläufen Berücksichtigung finden. Vor diesem Hintergrund öffnet die Arbeit mit einer Bestandsaufnahme von Technologien, die Einzelanforderungen der generischen Gerätesteuerung erfüllen. Sie bilden im weiteren Verlauf das potentielle Architekturfundament. Der Betrachtungsrahmen wird hierbei soweit ausgedehnt, dass relevante Verfahrensschritte vom Geräteanschluss bis zur automatisierten Generierung von User Interfaces abgedeckt sind. Unter Rückgriff auf ausgewählte Technologien wird ein zweigliedriger Ansatz vorgestellt, der ein sehr breites Spektrum potentieller Steuergeräte unterstützt und gleichzeitig technologieoffen im Hinblick auf die Autogenerierung von User Interfaces ist. Höchstmögliche Funktionalität wird durch die Beschreibungssprache Device XML (DevXML) erreicht, deren Entwicklung einen Schwerpunkt der Arbeit darstellte. In Anlehnung an die etablierte Petrinetztheorie werden Abhängigkeiten zwischen Zuständen und Funktionen formal beschrieben. Das Sprachvokabular von DevXML ermöglicht hierauf aufbauend Regeldefinitionen mit dem Ziel der Ablaufautomatisierung. Das entworfene Framework wurde anhand von insgesamt elf praktischen Beispielen wie z.B. einem Schalter, einem Heizungsmodul, einem Multimeter bis hin zu virtuellen Geräten erfolgreich verifiziert.

Les travaux proposés dans cette thèse s’intéressent à la commande et la surveillance d’une classe particulière de systèmes de production : les systèmes manufacturiers à contraintes de temps de séjour. Nous supposons dans l'étude que les ressources ont déjà été affectées et que l'ordre des opérations est déjà fixé par le module de planification/ordonnancement. Les hypothèses de fonctionnement répétitif avec et sans postes d'assemblage sont adoptées. De manière assez classique pour ce type de problématique, le formalisme utilisé est celui des Réseaux de Petri P-temporels pour l'étude des instants de débuts et de fins des opérations.Une étude de la robustesse des ateliers manufacturiers à contraintes de temps a été développée. La robustesse est abordée avec et sans modification de la commande relative à la robustesse active et à la robustesse passive respectivement, face aux perturbations temporelles. Un algorithme de calcul d'une borne supérieure de la robustesse passive est présenté. De plus, trois stratégies de commande robuste face aux perturbations temporelles ont été développées.Par ailleurs, l’incertitude dans les systèmes de production manufacturière à été étudié. Notre contribution dans ce cadre porte sur l’intégration des résultats concernant la robustesse dans la génération de symptômes et la classification des comptes rendus associés aux différentes opérations en utilisant la logique floue.Partant d’un système commandé, nous avons présenté en détail une démarche à suivre pour la mise en œuvre d’un modèle de surveillance en se basant sur les chroniques et les arbres de défaillance flous. Cette démarche est appliquée à un atelier de production laitière / The works proposed in this thesis are interested in controlling and monitoring of a particular class of production system : manufacturing job-shops with time constraints. We suppose in the study that the resources are allocated and the operations order is fixed by the module of planning/scheduling. The assumptions of repetitive functioning mode with and without assembling tasks are adopted. For this type of problems, the formalism of P-time Petri nets is used in order to study the operations time constraints.A study of the robustness of the manufacturing workshop to time constraints, has been developed. The robustness is approached with and without control reaction qualified as active robustness and passive robustness respectively, towards time disturbances. A computing algorithm of the upper bound of the passive robustness is presented. In addition, three robust control strategies facing time disturbances were developed.Furthermore, uncertainty in manufacturing systems has been studied. Our contribution in this context is by integration of the analytical knowledge of the robustness in the filtering mechanism of sensors signals that are associated to operations, by using fuzzy logic.Starting from a controlled system, we have presented in detail, a method to be followed for the implementation of a monitoring model based on the chronicles and fuzzy fault tree analysis. This approach is applied to a milk production unit

Em um cenário de aumento de competitividade, crescente expectativa por inovações do produto e necessidade de atender diferentes perfis de consumidores, o conceito de gerenciamento de cadeias de suprimentos globais (GSCM) surge como uma estratégia para coordenar mais eficazmente as atividades dispersas geograficamente dos sistemas produtivos. Na adoção do GSCM, as organizações devem lidar com rupturas que impactam no gerenciamento das suas atividades, tais como a interrupção de vias de transporte, pane no fornecimento de energia, desastres naturais e até ataques terroristas. Nesse contexto, o trabalho introduz um procedimento sistematizado para modelagem das cadeias de suprimentos visto como um sistema a eventos discretos e sua análise por simulação das atividades do GSCM baseada em técnicas formais como a rede de Petri (PN) e o Production Flow Schema (PFS). Um exemplo é também apresentado para ilustrar e comprovar as vantagens do método proposto na análise do GSCM. / In a context of increasing competition, rising of expectations for product innovations and need to satisfy different consumer needs, the concept of global supply chain management (GSCM) emerges as a strategy to more efficiently coordinate the geographically dispersed activities of production systems. Adopting GSCM, organizations have to deal with external disruptions that impact management activities, such as transport interruption, power supply failure, natural disasters and terrorist attacks. In this way, a systematized procedure for modeling supply chains as a discrete event system and simulation analysis of GSCM activities based on formal techniques, such as Petri net (PN) and Production Flow Schema (PFS) is introduced. An example is also presented to illustrate and confirm the advantages of the proposed method for GSCM analysis.

Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à développer des modèles de coût/performances pour améliorer les décisions de maintenance sur les infrastructures ferroviaires exploitées dans un environnement de plus en plus contraint: trafic accru, détérioration accélérée, temps de maintenance réduits. Les modèles de maintenance proposés sont construits à base de réseaux de Petri colorés ; ils sont animés par simulation de Monte Carlo pour estimer les performances (en termes de coût et de disponibilité) des politiques de maintenance considérées. Ils sont développés aux niveaux "composant" et "réseau", et plusieurs problèmes de maintenance différents sont étudiés. Au niveau "composant" (rail), des politiques de maintenance mettant en jeu différents niveaux d'information de surveillance sont comparées pour montrer l'intérêt de surveiller la détérioration graduelle du composant. L'effet de l'existence d'un délai de maintenance est également étudié pour les politiques conditionnelle et périodique. Au niveau système (ligne), une maintenance mettant en jeu différents types d'inspections complémentaires (automatique ou visuelle) est d'abord étudiée. On s'intéresse ensuite au cas de figure où l'évolution de la détérioration dépend du mode d'utilisation et de la charge de la voie : le problème de maintenance étudié vise alors à définir un réglage optimal des paramètres d'exploitation de la voie (vitesse limite) et de maintenance (délai d'intervention) / The aim of this thesis research work is to propose maintenance models for railways infrastructures that can help to make better maintenance decisions in the more constrained environment that the railway industry has to face, e.g. increased traffic loads, faster deterioration, longer maintenance planning procedures, shorter maintenance times. The proposed maintenance models are built using Coloured Petri nets; they are animated through Monte Carlo simulations to estimate the performance of the considered maintenance policies in terms of cost and availability. The maintenance models are developed both at the component and network levels, and several different maintenance problems are considered. At the rail component level, maintenance policies with different level of monitoring information (level of gradual deterioration vs binary working state) are compared to show the benefits of gathering monitoring information on the deterioration level. The effect of preventive maintenance delays is also investigated for both condition-based inspection policies and periodic inspection policies on a gradually deteriorating component. At the line level, a maintenance policy based on a two-level inspection procedure is first investigated. Then, considering the case when the deterioration process depends on the operation modes (normal vs limited speed), a maintenance optimization problem is solved to determine an optimal tuning of the repair delay and speed restriction

Ce travail s’inscrit dans le cadre d’étude de la sûreté de fonctionnement.<p>La sûreté de fonctionnement est progressivement devenue partie intégrante de l’évaluation des performances des systèmes industriels. En effet, les pannes d’équipements, les pertes de production consécutives, et la maintenance des installations ont un impact économique majeur dans les entreprises. Il est donc essentiel pour un manager de pouvoir estimer de manière cohérente et réaliste les coûts de fonctionnement de l’entreprise, en tenant notamment compte des caractéristiques fiabilistes des équipements utilisés, ainsi que des coûts induits entre autres par le non-fonctionnement du système et la restauration des performances de ses composants après défaillance.<p><p>Le travail que nous avons réalisé dans le cadre de ce doctorat se concentre sur un aspect particulier de la sûreté de fonctionnement, à savoir les politiques de remplacement d’équipements basées sur la fiabilité des systèmes qu’ils constituent. La recherche menée part de l’observation suivante :si la littérature consacrée aux politiques de remplacement est abondante, elle repose généralement sur l’hypothèse implicite que les nouveaux équipements envisagés présentent les mêmes caractéristiques et performances que celles que possédaient initialement les composants objets du remplacement.<p>La réalité technologique est souvent bien différente de cette approche, quelle que soit la discipline industrielle envisagée. En effet, de nouveaux équipements sont régulièrement disponibles sur le marché ;ils assurent les mêmes fonctions que des composants plus anciens utilisés par une entreprise, mais présentent de meilleures performances, par exemple en termes de taux de défaillance, consommation d’énergie, " intelligence " (aptitude à transmettre des informations sur leur état de détérioration).<p>De plus, il peut devenir de plus en plus difficile de se procurer des composants de l’ancienne génération pour remplacer ceux qui ont été déclassés. Cette situation est généralement appelée obsolescence technologique.<p><p>Le but de ce travail est de prolonger et d’approfondir, dans le cadre de la sûreté de fonctionnement, les réflexions engagées par les différents articles présentés dans la section état de l’art afin de définir et de modéliser des stratégies de remplacements d’équipements soumis à obsolescence technologique. Il s’agira de proposer un modèle, faisant le lien entre les approches plus économiques et celles plus fiabilistes, permettant de définir et d’évaluer l’efficacité, au sens large, des différentes stratégies de remplacement des unités obsolètes. L’efficacité d’une stratégie peut se mesurer par rapport à plusieurs critères parfois contradictoires. Parmi ceux-ci citons, évidemment, le coût total moyen engendré par la stratégie de remplacement, seul critère considéré dans les articles cités au chapitre 2, mais aussi la façon dont ces coûts sont répartis au cours du temps tout au long de la stratégie, la variabilité de ces coûts autour de leur moyenne, le fait de remplir certaines conditions comme par exemple d’avoir remplacé toutes les unités d’une génération par des unités d’une autre génération avant une date donnée ou de respecter certaines contraintes sur les temps de remplacement.<p><p>Pour arriver à évaluer les différentes stratégies, la première étape sera de définir un modèle réaliste des performances des unités considérées, et en particulier de leur loi de probabilité de défaillance. Etant donné le lien direct entre la probabilité de défaillance d’un équipement et la politique de maintenance qui lui est appliquée, notamment la fréquence des maintenances préventives, leur effet, l’effet des réparations après défaillance ou les critères de remplacement de l’équipement, un modèle complet devra considérer la description mathématique des effets des interventions effectuées sur les équipements. On verra que la volonté de décrire correctement les effets des interventions nous a amené à proposer une extension des modèles d’âge effectif habituellement utilisés dans la littérature.<p>Une fois le modèle interne des unités défini, nous développerons le modèle de remplacement des équipements obsolètes proprement dit. <p><p>Nous appuyant sur la notion de stratégie K proposée dans de précédents travaux, nous verrons comment adapter cette stratégie K à un modèle pour lequel les temps d’intervention ne sont pas négligeables et le nombre d’équipes limité. Nous verrons aussi comment tenir compte dans le cadre de cette stratégie K d’une part des contraintes de gestion d’un budget demandant en général de répartir les coûts au cours du temps et d’autre part de la volonté de passer d’une génération d’unités à l’autre en un temps limité, ces deux conditions pouvant être contradictoires.<p>Un autre problème auquel on est confronté quand on parle de l’obsolescence technologique est le modèle d’obsolescence à adopter. La manière dont on va gérer le risque d’obsolescence dépendra fortement de la manière dont on pense que les technologies vont évoluer et en particulier du rythme de cette évolution. Selon que l’on considère que le temps probable d’apparition d’une nouvelle génération est inférieur au temps de vie des composants ou supérieur à son temps de vie les solutions envisagées vont être différentes. Lors de deux applications numériques spécifiques.<p><p>Nous verrons au chapitre 12 comment envisager le problème lorsque l’intervalle de temps entre les différentes générations successives est largement inférieur à la durée de vie des équipements et au chapitre 13 comment traiter le problème lorsque le délai entre deux générations est de l’ordre de grandeur de la durée de vie des équipements considérés.<p><p>Le texte est structuré de la manière suivante :Après une première partie permettant de situer le contexte dans lequel s’inscrit ce travail, la deuxième partie décrit le modèle interne des unités tel que nous l’avons utilisé dans les différentes applications. La troisième partie reprend la description des stratégies de remplacement et des différentes applications traitées. La dernière partie permet de conclure par quelques commentaires sur les résultats obtenus et de discuter des perspectives de recherche dans le domaine.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished