Made available in DSpace on 2015-05-08T14:53:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2050762 bytes, checksum: d03ea0191257aa516c9df03c51af0335 (MD5) Previous issue date: 2011-09-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study proposes a systematic method for evaluating the performance of service delivery through process modeling and failure analysis. The implementation of the proposal took place in a distribution company of electricity (COELCE), in which he was elected New Process Connections as an object of study for the following reasons: This process helps to reduce the deficit of households without electricity in the country and showed a high rate of irregularities pointed out by regulators from providing that service here has to justify the choice of process and not the company. This is a case study, with secondary data were collected in books, websites, internal documents COELCE and scientific publications (journals, dissertations and theses). We obtained the primary data in reading and statistical analysis of company documents to the investigator assigned by the managers of the process, meetings with experts COELCE before, during and after field research, and intensive direct observation of the teams responsible for the physical connections of the units consumers. The methodology proposed by the tool is composed of colored Petri nets for modeling process New Links and techniques of failure analysis (FTA Fault Tree Analysis) and FMEA (Failure Mode and Effects Analysis). The systematic validation enabled: first - viewing different phases and activities of the process; second - identification of critical functions and potential failure of the process, the third - the formulation of action plan by the researcher to improve the process of New Connections. The action plan was endorsed by the group of experts COELCE, which collaborates with the research, from the exploratory phase. The use of integrated techniques proposed in this paper contributes to scientific knowledge by using the approach of process modeling and analysis techniques of failures in service businesses, especially in regard to the reduced number of work in this area. It is noteworthy that the systematics can be applied to other companies in the services sector can contribute in improving the performance of the processes analyzed. / Este estudo propõe uma sistemática para avaliar o desempenho da prestação de serviços por meio da modelagem de processos e análise de falha. A aplicação da proposta ocorreu em uma empresa de distribuição de energia elétrica (COELCE), na qual elegeu-se o Processo de Novas Ligações como objeto de estudo pelos seguintes motivos: esse processo contribui para reduzir o déficit de domicílios sem energia elétrica no país e apresentava elevado índice de irregularidades apontadas pelos órgãos reguladores da prestação desse serviço público. Trata-se de um estudo de caso cujos dados secundários foram coletados em livros, sites, documentos internos da COELCE e publicações científicas (periódicos, dissertações e teses). Obteve-se os dados primários em leitura e tratamento estatístico de documentos da empresa cedidos ao pesquisador pelos gestores do processo, reuniões com especialistas da COELCE, antes, durante e após pesquisa de campo, e observação direta intensiva das equipes responsáveis pelas ligações físicas das unidades consumidoras. A sistemática proposta é composta pela ferramenta redes de Petri Coloridas para modelagem do Processo de Novas Ligações e as técnicas de análise de falhas FTA (Fault Tree Analysis) e FMEA (Failure Mode and Effects Analysis). A validação da sistemática permitiu: primeiro - visualização de diferentes fases e atividades do processo; segundo identificação de funções críticas e falhas potenciais do processo; terceiro - formulação de plano de ação pelo pesquisador para melhoria do Processo de Novas Ligações. O plano de ação foi validado pelo grupo de especialistas da COELCE, que colabora com a pesquisa, desde a fase exploratória. A utilização das técnicas de forma integrada proposta neste trabalho contribui para o conhecimento científico por utilizar a abordagem de modelagem de processos e técnicas de análise de falhas em empresas de serviço, principalmente no que tange ao reduzido número de trabalho nesta área. Vale ressaltar que a sistemática pode ser aplicada em outras empresas do setor de serviços podendo contribuir na melhoria do desempenho dos processos analisados.

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.

Neste trabalho de pesquisa, foi realizado um estudo dos principais tipos de ferramentas para modelagem de hardware buscando-se verificar as vantagens da utilização de Redes de Petri para a modelagem de sistemas dinâmicos e concorrentes e de sua implementação em hardware. Observou-se que apesar de existirem ferramentas para esta finalidade, existem pontos que podem ser trabalhados para facilitar o acesso a esta tecnologia. Assim, foi desenvolvido um método para facilitar a implementação de sistemas modelados em Redes de Petri, em hardware de lógica reconfigurável. Para isto, utilizou-se um software de captura onde, a partir do gráfico do modelo em Rede de Petri, é gerado um arquivo de descrição no formato PNML - Linguagem de Marcação para Rede de Petri (Petri Net Markup Language). A partir desta descrição, é gerado um arquivo de descrição de hardware no formato VHDL - Linguagem de Descrição de Hardware VHSIC (VHSIC Hardware Description Language), que pode ser gravado em um circuito de lógica reconfigurável. Para possibilitar esta etapa, foi realizado o desenvolvimento de uma ferramenta que gera um arquivo em linguagem VHDL a partir da descrição no formato PNML. A ferramenta desenvolvida é descrita em detalhes, mostrando todas as etapas e critérios utilizados na conversão. Para validar o método, é mostrado um exemplo de aplicação com a implementação em FPGA - Matriz de Portas Programável em Campo (Field Programmable Gate Arrow), de uma Rede de Petri modelando uma planta industrial hipotética. Finalmente é feita uma comparação de desempenho entre o modelo executado em hardware com o modelo executado em software. / In this research work, was performed a study of main types of hardware modeling tools searching to verify the advantages of utilizing for modeling dynamic and concurrent systems and for its hardware implementation. It was observed that even though there are tools for this purpose, exists some points that may be worked out to facilitate access to this technology. So, was developed a method for facilitate implementation of systems modeled in Petri nets, in reconfigurable logic hardware. For that, was utilized a capture software where, from the graphic of the Petri net model, is generated a description in PNML (Petri Net Markup Language) format. From this description, is generated a hardware description file in VHDL (VHSIC Hardware Description Language) format, that may be loaded in a reconfigurable logic circuit. To make possible this stage, was performed the development of tool that generate a file in VHDL language from the description in PNML format. The developed tool is described in details, showing all stages and criteria utilized in the conversion. To validate the method, is showed an application example for this toll with the implementation in FPGA (Field Programmable Gate Arrow), of a Petri net modeling a hypothetic industrial plant. Finally, a performance comparison is made between the model executed in hardware and the model executed in software.

Made available in DSpace on 2015-03-03T15:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoWA.pdf: 1646499 bytes, checksum: efcc744c6ff7cea26befa0adbedb8c6a (MD5) Previous issue date: 2005-09-02 / Este trabalho apresenta uma t?cnica de verifica??o formal de Sistemas de Racioc?nio Procedural, PRS (Procedural Reasoning System), uma linguagem de programa??o que utiliza a abordagem do racioc?nio procedural. Esta t?cnica baseia-se na utiliza??o de regras de convers?o entre programas PRS e Redes de Petri Coloridas (RPC). Para isso, s?o apresentadas regras de convers?o de um sub-conjunto bem expressivo da maioria da sintaxe utilizada na linguagem PRS para RPC. A fim de proceder fia verifica??o formal do programa PRS especificado, uma vez que se disponha da rede de Petri equivalente ao programa PRS, utilizamos o formalismo das RPCs (verifica??o das propriedades estruturais e comportamentais) para analisarmos formalmente o programa PRS equivalente. Utilizamos uma ferramenta computacional dispon?vel para desenhar, simular e analisar as redes de Petri coloridas geradas. Uma vez que disponhamos das regras de convers?o PRS-RPC, podemos ser levados a querer fazer esta convers?o de maneira estritamente manual. No entanto, a probabilidade de introdu??o de erros na convers?o ? grande, fazendo com que o esfor?o necess?rio para garantirmos a corretude da convers?o manual seja da mesma ordem de grandeza que a elimina??o de eventuais erros diretamente no programa PRS original. Assim, a convers?o automatizada ? de suma import?ncia para evitar que a convers?o manual nos leve a erros indesej?veis, podendo invalidar todo o processo de convers?o. A principal contribui??o deste trabalho de pesquisa diz respeito ao desenvolvimento de uma t?cnica de verifica??o formal automatizada que consiste basicamente em duas etapas distintas, embora inter-relacionadas. A primeira fase diz respeito fias regras de convers?o de PRS para RPC. A segunda fase ? concernente ao desenvolvimento de um conversor para fazer a transforma??o de maneira automatizada dos programas PRS para as RPCs. A convers?o autom?tica ? poss?vel, porque todas as regras de convers?o apresentadas seguem leis de forma??o gen?ricas, pass?veis de serem inclu?das em algoritmos

Neste trabalho de pesquisa, foi realizado um estudo dos principais tipos de ferramentas para modelagem de hardware buscando-se verificar as vantagens da utilização de Redes de Petri para a modelagem de sistemas dinâmicos e concorrentes e de sua implementação em hardware. Observou-se que apesar de existirem ferramentas para esta finalidade, existem pontos que podem ser trabalhados para facilitar o acesso a esta tecnologia. Assim, foi desenvolvido um método para facilitar a implementação de sistemas modelados em Redes de Petri, em hardware de lógica reconfigurável. Para isto, utilizou-se um software de captura onde, a partir do gráfico do modelo em Rede de Petri, é gerado um arquivo de descrição no formato PNML - Linguagem de Marcação para Rede de Petri (Petri Net Markup Language). A partir desta descrição, é gerado um arquivo de descrição de hardware no formato VHDL - Linguagem de Descrição de Hardware VHSIC (VHSIC Hardware Description Language), que pode ser gravado em um circuito de lógica reconfigurável. Para possibilitar esta etapa, foi realizado o desenvolvimento de uma ferramenta que gera um arquivo em linguagem VHDL a partir da descrição no formato PNML. A ferramenta desenvolvida é descrita em detalhes, mostrando todas as etapas e critérios utilizados na conversão. Para validar o método, é mostrado um exemplo de aplicação com a implementação em FPGA - Matriz de Portas Programável em Campo (Field Programmable Gate Arrow), de uma Rede de Petri modelando uma planta industrial hipotética. Finalmente é feita uma comparação de desempenho entre o modelo executado em hardware com o modelo executado em software. / In this research work, was performed a study of main types of hardware modeling tools searching to verify the advantages of utilizing for modeling dynamic and concurrent systems and for its hardware implementation. It was observed that even though there are tools for this purpose, exists some points that may be worked out to facilitate access to this technology. So, was developed a method for facilitate implementation of systems modeled in Petri nets, in reconfigurable logic hardware. For that, was utilized a capture software where, from the graphic of the Petri net model, is generated a description in PNML (Petri Net Markup Language) format. From this description, is generated a hardware description file in VHDL (VHSIC Hardware Description Language) format, that may be loaded in a reconfigurable logic circuit. To make possible this stage, was performed the development of tool that generate a file in VHDL language from the description in PNML format. The developed tool is described in details, showing all stages and criteria utilized in the conversion. To validate the method, is showed an application example for this toll with the implementation in FPGA (Field Programmable Gate Arrow), of a Petri net modeling a hypothetic industrial plant. Finally, a performance comparison is made between the model executed in hardware and the model executed in software.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ViniciusSVS_TESE.pdf: 2375594 bytes, checksum: e3d85d405a408eb605711ffd55dbe760 (MD5) Previous issue date: 2014-03-17 / The monitoring of patients performed in hospitals is usually done either in a manual or semiautomated way, where the members of the healthcare team must constantly visit the patients to ascertain the health condition in which they are. The adoption of this procedure, however, compromises the quality of the monitoring conducted since the shortage of physical and human resources in hospitals tends to overwhelm members of the healthcare team, preventing them from moving to patients with adequate frequency. Given this, many existing works in the literature specify alternatives aimed at improving this monitoring through the use of wireless networks. In these works, the network is only intended for data traffic generated by medical sensors and there is no possibility of it being allocated for the transmission of data from applications present in existing user stations in the hospital. However, in the case of hospital automation environments, this aspect is a negative point, considering that the data generated in such applications can be directly related to the patient monitoring conducted. Thus, this thesis defines Wi-Bio as a communication protocol aimed at the establishment of IEEE 802.11 networks for patient monitoring, capable of enabling the harmonious coexistence among the traffic generated by medical sensors and user stations. The formal specification and verification of Wi-Bio were made through the design and analysis of Petri net models. Its validation was performed through simulations with the Network Simulator 2 (NS2) tool. The simulations of NS2 were designed to portray a real patient monitoring environment corresponding to a floor of the nursing wards sector of the University Hospital Onofre Lopes (HUOL), located at Natal, Rio Grande do Norte. Moreover, in order to verify the feasibility of Wi-Bio in terms of wireless networks standards prevailing in the market, the testing scenario was also simulated under a perspective in which the network elements used the HCCA access mechanism described in the IEEE 802.11e amendment. The results confirmed the validity of the designed Petri nets and showed that Wi-Bio, in addition to presenting a superior performance compared to HCCA on most items analyzed, was also able to promote efficient integration between the data generated by medical sensors and user applications on the same wireless network / O monitoramento de pacientes realizado nos hospitais normalmente ? feito de forma manual ou semi-automatizada, em que os membros da equipe de sa?de precisam constantemente se deslocar at? os pacientes para verificarem o estado de sa?de em que eles se encontram. A ado??o desse procedimento, todavia, compromete a qualidade do monitoramento realizado, uma vez que a escassez de recursos f?sicos e humanos nos hospitais tende a sobrecarregar os membros da equipe de sa?de e assim impedir que os mesmos se desloquem aos pacientes com a freq??ncia adequada. Diante disso, diversos trabalhos existentes na literatura especificam alternativas voltadas ? melhoria desse monitoramento mediante o uso de redes sem fio. Nesses trabalhos, a rede ? destinada apenas ao tr?fego de dados gerados por sensores m?dicos e n?o existe a possibilidade da mesma ser alocada para o envio de informa??es oriundas de aplica??es presentes nas esta??es de usu?rio existentes no hospital. Todavia, em se tratando de ambientes de automa??o hospitalar, esse aspecto constitui-se em um ponto negativo, haja vista que os dados gerados nessas aplica??es podem estar diretamente relacionados ao monitoramento de pacientes realizado. Desse modo, esta tese define o Wi-Bio como sendo um protocolo de comunica??o voltado ao estabelecimento de redes de monitoramento de pacientes IEEE 802.11 capazes de permitir a conviv?ncia harmoniosa entre os tr?fegos gerados por sensores m?dicos e esta??es de usu?rio. A especifica??o e verifica??o formal do Wi-Bio foram feitas mediante o projeto e an?lise de modelos em redes de Petri e sua valida??o foi realizada atrav?s simula??es efetuadas na ferramenta Network Simulator 2 (NS2). As simula??es realizadas no NS2 foram projetadas para retratarem um ambiente real de monitoramento de pacientes correspondente a um andar do setor de enfermarias do Hospital Universit?rio Onofre Lopes (HUOL), localizado na cidade de Natal/RN. Al?m disso, no intuito de verificar a viabilidade do Wi-Bio quanto aos padr?es de redes sem fio vigentes no mercado, o cen?rio de testes tamb?m foi simulado sob uma perspectiva em que os elementos da rede utilizavam o mecanismo de acesso HCCA descrito na emenda IEEE 802.11e. Os resultados obtidos atestaram a validade das redes de Petri projetadas e mostraram que o Wi-Bio, al?m de apresentar um desempenho superior ao do HCCA na maioria dos quesitos analisados, tamb?m se mostrou capaz de promover uma integra??o eficiente entre os dados gerados por sensores m?dicos e aplica??es de usu?rio sob a mesma rede sem fio

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodrigoBS.pdf: 821976 bytes, checksum: 45f7062b292e641f0f7e595b2b356d60 (MD5) Previous issue date: 2005-02-04 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / The using of supervision systems has become more and more essential in accessing, managing and obtaining data of industrial processes, because of constant and frequent developments in industrial automation. These supervisory systems (SCADA) have been widely used in many industrial environments to store process data and to control the processes in accordance with some adopted strategy. The SCADA s control hardware is the set of equipments that execute this work. The SCADA s supervision software accesses process data through the control hardware and shows them to the users. Currently, many industrial systems adopt supervision softwares developed by the same manufacturer of the control hardware. Usually, these softwares cannot be used with other equipments made by distinct manufacturers. This work proposes an approach for developing supervisory systems able to access process information through different control hardwares. An architecture for supervisory systems is first defined, in order to guarantee efficiency in communication and data exchange. Then, the architecture is applied in a supervisory system to monitor oil wells that use distinct control hardwares. The implementation was modeled and verified by using the formal method of the Petri networks. Finally, experimental results are presented to demonstrate the applicability of the proposed solution / A utiliza??o de sistemas de supervis?o tem se tornado cada vez mais essencial ao acesso, gerenciamento e obten??o de dados dos processos industriais, devido ao constante e frequente desenvolvimento da automa??o industrial. Estes sistemas supervis?rios (SCADA) t?m sido amplamente utilizados em diversos ambientes industriais para armazenar dados do processo e control?-lo de acordo com alguma estrat?gia adotada. O hardware de controle de um sistema SCADA ? o conjunto de equipamentos respons?veis pela execu??o desta tarefa. O software de supervis?o SCADA acessa os dados dos processos atrav?s do hardware de controle e torna-os dispon?veis para os usu?rios. Atualmente, muitos sistemas de automa??o industrial utilizam softwares de supervis?o desenvolvidos pelo mesmo fabricante do hardware de controle. Normalmente, estes softwares n?o podem ser usados com equipamentos de controle de outros fabricantes. Este trabalho prop?e uma metodologia de desenvolvimento de sistemas de supervis?o capaz de acessar informa??es dos processos atrav?s de diferentes equipamentos de controle. Inicialmente, defini-se uma arquitetura para sistemas supervis?rios que garanta comunica??o e troca de dados eficientes. Em seguida, a arquitetura ? aplicada em um sistema de supervis?o de po?os de petr?leo que utilizam diferentes equipamentos de controle. A implementa??o foi modelada utilizando o m?todo formal de redes de Petri. Os resultados s?o apresentados para demonstrar a aplicabilidade da solu??o proposta

In this work, an approach based on Deadlock avoidance of Interorganizational Work-Flow nets is proposed to deal with these situations. Interorganizational business processes are modeled by Interorganizational WorkFlow nets. Deadlock situations in interorganizational business processes come generally related to losses during message exchanges between several business processes. Within the Petri net theory, a Deadlock situation is characterized by the presence of a siphon that can be empty. After detecting and controlling the Siphon structures that lead to Deadlock situations in Interorganizational WorkFlow nets, a method for the design of Interorganizational WorkFlow nets free of Deadlock is proposed. In particular, the basic principle is to dene new Work- Flow nets shared among the original work ow processes that allow one to remove the scenarios responsible for the Deadlocks. / Neste trabalho e proposta uma abordagem baseada na prevenção de deadlocks em WorkFlow nets Interorganizacionais para lidar com situações dessa natureza. Processos de negocio interorganizacionais são modelados por work ows interorganizacionais. Situações de deadlock nos processos de negocio interorganizacionais geralmente estão relacionadas a perdas durante trocas de mensagens entre varios processos de negocio. Dentro da teoria das redes de Petri, uma situação de deadlock e caracterizada pela presenca de um sifão que pode car vazio. Depois de detectar e controlar as estruturas de sifão que levam as situações de deadlock nas WorkFlow nets Interorganizacionais, e proposta uma arquitetura distribuda para modelar as WorkFlow nets Interorganizacionais livre de deadlock. Em particular, o princpio basico consiste em denir novas WorkFlow nets compartilhadas entre os work ows originais que permitem remover os cenarios responsaveis pelos deadlocks. / Mestre em Ciência da Computação

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)

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.