O grande avanço das técnicas de Planejamento em Inteligência Artificial fez com que a Engenharia de Requisitos e a Engenharia do Conhecimento ganhassem extrema importância entre as disciplinas relacionadas a projeto de engenharia (Engineering Design). A especificação, modelagem e análise dos domínios de planejamento automático se tornam etapas fundamentais para melhor entender e classificar os domínios de planejamento, servindo também de guia na busca de soluções. Neste trabalho, é apresentada uma proposta de um ambiente integrado de modelagem e análise de domínios de planejamento, que leva em consideração o ciclo de vida de projeto, representado por uma ferramenta gráfica de modelagem que utiliza diferentes representações: a UML para modelar e analisar as características estáticas dos domínios; XML para armazenar, integrar, e exportar informação para outras linguagens (ex.: PDDL); as Redes de Petri para fazer a análise dinâmica; e a PDDL para testes com planejadores. / The great development in Artificial Intelligence Planning has emphasized the role of Requirements Engineering and Knowledge Engineering among the disciplines that contributes to Engineering Design. The modeling and specification of automated planning domains turn out to be fundamental tasks in order to understand and classify planning domains and guide the application of problem solving techniques. In this work, it is presented the proposed integrated environment for modeling and analyzing automated planning domains, which considered the life cycle of a project, represented by a tool that uses several language representations: UML to model and perform static analyses of planning environments; XML to hold, integrate, share and export information to other language representations (e.g. PDDL); Petri Nets, where dynamic analyses are made; and PDDL for testing models with planners.

Este trabalho propõe dois métodos para teste de sistemas de software: o primeiro extrai ideias de teste de um modelo desenvolvido em rede de Petri hierárquica e o segundo valida os resultados após a realização dos testes utilizando um modelo em OWL-S. Estes processos aumentam a qualidade do sistema desenvolvido ao reduzir o risco de uma cobertura insuficiente ou teste incompleto de uma funcionalidade. A primeira técnica apresentada consiste de cinco etapas: i) avaliação do sistema e identificação dos módulos e entidades separáveis, ii) levantamento dos estados e transições, iii) modelagem do sistema (bottom-up), iv) validação do modelo criado avaliando o fluxo de cada funcionalidade e v) extração dos casos de teste usando uma das três coberturas de teste apresentada. O segundo método deve ser aplicado após a realização dos testes e possui cinco passos: i) primeiro constrói-se um modelo em OWL (Web Ontology Language) do sistema contendo todas as informações significativas sobre as regras de negócio da aplicação, identificando as classes, propriedades e axiomas que o regem; ii) em seguida o status inicial antes da execução é representado no modelo através da inserção das instâncias (indivíduos) presentes; iii) após a execução dos casos de testes, a situação do modelo deve ser atualizada inserindo (sem apagar as instâncias já existentes) as instâncias que representam a nova situação da aplicação; iv) próximo passo consiste em utilizar um reasoner para fazer as inferências do modelo OWL verificando se o modelo mantém a consistência, ou seja, se não existem erros na aplicação; v) finalmente, as instâncias do status inicial são comparadas com as instâncias do status final, verificando se os elementos foram alterados, criados ou apagados corretamente. O processo proposto é indicado principalmente para testes funcionais de caixa-preta, mas pode ser facilmente adaptado para testes em caixa branca. Obtiveram-se casos de testes semelhantes aos que seriam obtidos em uma análise manual mantendo a mesma cobertura do sistema. A validação provou-se condizente com os resultados esperados, bem como o modelo ontológico mostrouse bem fácil e intuitivo para aplicar manutenções. / This paper proposes two test methods for system software testing: the first one extracts test workflow processes from a model developed in Hierarchical Petri Nets and the other validates results after test execution using a domain model in OWL-S. Both processes increase the quality of the system developed by reducing the risk of having an insufficient coverage or an incomplete functionality test. The first technique consists of five steps: i) system evaluation and identification of separable sub modules and entities, ii) identification of states and transitions, iii) system modeling (bottom-up), iv) validation of the created model by evaluating the workflow for each functionality, and v) extraction of test cases using one of the three test coverage presented. The second method must be applied after the execution of the previous method and has also five steps: i) first a system model in OWL (Web Ontology Language) is built containing all significant information and business rules of the application; ii) then, the initial status before the test execution is represented in the model by the insertion of the instances (individuals) presented; iii) after the execution of test cases, the state model is updated by inserting (without deleting already existing instances) new instances to represent the domain sate after test; iv) in the next step we use a reasoner to make OWL model checking inferences to prove model consistency, that is, if there is no error in the application; finally, the initial status instances is compared with the final status in order to verify if these instances have been changed, created or deleted correctly. The process is indicated for blackbox functional tests, but can be easily adapted for white-box tests. There was obtained test cases similar to those that will be obtained in a manual analysis keeping the same test coverage. Validation has proved to be consistent compare to the expected results. Also, the ontological model has showed to be easy and intuitive for maintenance.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This work presents a method to generate games with multilevel and multiple users using Hierarchical Coloured Petri Nets. The design of a multiuser game containing multiple navigation environments (multilevel) is made from the model of a Hierarchical Coloured Petri Net, in which are specified all of the rules, properties and structures of the game. The created model for the game can be formally analysed, verifying the existence of deadlocks and invalid paths, for example, and others possible conception problems, that can be done with the tools available on CPN Tools. To validate this method, a tool has been developed, called CPN Games, which allows fast and dynamic development of simple conception games only using Hierarchical Coloured Petri Nets. The XML codes of the designed models in CPN Tools are interpreted by CPN Games following a set of predefined rules to instantiate different games, without additional programing. It is demonstrated the mechanisms of the design, analysis and validation of the models and finally it is presented several examples of games developed by this tool. / Este trabalho apresenta um mÃtodo para geraÃÃo de jogos multinÃveis e com mÃltiplos usuÃrios por meio de modelagem em Redes de Petri Coloridas HierÃrquicas. A concepÃÃo de um jogo multiusuÃrio, contendo mÃltiplos ambientes de navegaÃÃo (multinÃveis), à feita a partir da criaÃÃo de um modelo hierÃrquico em Rede de Petri Colorida, no qual se especificam todas as regras, propriedades e estruturas do jogo. O modelo criado para o jogo pode ser analisado formalmente, verificando-se, por exemplo, a existÃncia de bloqueios e de transiÃÃes mortas (caminhos invÃlidos), entre outros possÃveis problemas de concepÃÃo, o que pode ser feito com a utilizaÃÃo de ferramentas disponÃveis no CPN Tools. Para validar esse mÃtodo, foi concebida uma ferramenta, denominada CPN Games, que permite o desenvolvimento rÃpido e dinÃmico de jogos de concepÃÃo simples exclusivamente por Rede de Petri Colorida HierÃrquica. Os cÃdigos em XML de modelos constituÃdos com o CPN Tools sÃo interpretadas pelo CPN Games seguindo um conjunto de regras prà estabelecidas para instanciar diferentes jogos, sem a necessidade de programaÃÃo adicional. SÃo demonstrados os mecanismos de criaÃÃo, anÃlise e validaÃÃo dos modelos e diferentes exemplos de jogos construÃdos com a ferramenta.

Atualmente as empresas precisam de sistemas ágeis a mudanças constantes do ambiente do negócio e para garantir que os sistemas cumpram com sua finalidade, os desenvolvedores devem possuir uma compreensão mais aprofundada sobre a organização, seus objetivos, metas e estratégias de mercado. O principal problema para o desenvolvimento de sistemas de software tem sido a dificuldade em se obter informações sobre o domínio da aplicação. Essa dificuldade levou ao surgimento de técnicas de modelagem organizacional, sendo uma atividade valiosa para a compreensão do ambiente empresarial. O EKD - Enterprise Knowledge Development - é uma metodologia que fornece uma forma sistemática e controlada de analisar, entender, desenvolver e documentar uma organização. Infelizmente não possui uma sintaxe e semântica bem definidas, dificultando análises mais complexas dos modelos. Como resultado, o modelo de processos de negócio do EKD pode ser ambíguo e de difícil análise, principalmente em sistemas mais complexos, não sendo possível verificar a consistência e completude do modelo. Neste trabalho, esses problemas serão estudados sob uma abordagem baseada em redes de Petri. O formalismo de redes de Petri a torna uma importante técnica de modelagem para a representação de processos. Além disso, redes de Petri permitem rastrear cada etapa da operação sem ambigüidade e possuem métodos eficientes de análise que garantem que o modelo está livre de erros. Assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver um método de avaliação do modelo de processo de negócio do EKD (MPN-EKD). Por meio desse método é possível verificar se o modelo tem erros de construção e travamentos. Este método pode ser aplicado em modelos direcionados para o desenvolvimento de sistema de informação ou de controle do fluxo de trabalho, e pode ser utilizado também para o estudo de estratégias de trabalho e simulação do fluxo de trabalho. / Nowadays all companies need fast systems and frequent changes on the business environment and to guarantee that the systems are reaching their goals, the developers must have a deeper comprehension of the enterprise, its goals and market strategies. The main problem to the development of software systems has been the difficulty to obtain information about the application domain. This difficulty leaded to the creation of enterprise modeling techniques, which is a valuable activity for the comprehension of business environment. The EKD - Enterprise Knowledge Development - is a methodology that gives a systematic and controlled way to analyze, understand, develop, and document an enterprise. Unfortunately it doesn\'t have syntax neither a semantic well defined, which doesn\'t help on more complex analyses of the models. As a result, the enterprise process model of EKD can be ambiguous and hard to analyze, especially on more complex systems, and also it is not possible to verify the consistency and entireness of the model. On this paper, these problems will be studied under an approach based on Petri nets. Because of the Petri nets formalism this is an important modeling technique to process representation. Furthermore, Petri nets allow the tracking of each step of the operation without ambiguity and also they have efficient methodology for analyses, which guarantee the accuracy of the model. Therefore, this work has the objective to develop an evaluation methodology of the business process model of EKD (MPN-EKD). Such methodology will make possible the verification of possible building and locking model errors. This methodology can be applied to information systems or workflow, and also can be used to study the strategies of work and workflow simulations.

The Wireless Sensor Networks (WSN) are self-organized systems made by nodes that communicate each other changing information and giving support in many fields. But, these networks have some limitations because the lack of resources, especially power supply. This limitation it is because, in general, the sensors have limited power supply on their battery and there is no possibility of reload this energy. But to garantee its purpose the WSN should have effective communication. The choice of a wrong routing protocol on a WSN can lead to a bad use of network resources, which leads to a less time of live and/or reducing the quality of data transmitted. Among the existing routing protocols in the literature, highlight the Leach. In this work, we performed the modeling and analysis of Leach routing protocol using Petri Nets. Simulations were performed with the NS for its validation. To analyze the performance metrics are studied as: energy savings of each node, lifetime and throughput. From the analysis of the results was possible to propose improvements to the protocol, resulting in the implementation of a new routing protocol for WSN, Leach Lua. The results showed that the Leach Lua is able to provide improvements in the metrics studied when applied in scenarios that include the use of WSNs for monitoring of fires, oil fields and vital signs of medical patients. / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) são sistemas auto-organizáveis formadas por nós sensores que comunicam-se entre si trocando informações e auxiliando as mais diversas áreas. Porém, essas redes possuem grandes limitações devido à escassez de recursos, principalmente energético. Essa limitação se deve ao fato de que, em geral, os sensores possuem baterias limitadas e não há possibilidade de recarga de energia. Porém, para garantia de sua empregabilidade as RSSF devem possuir uma comunicação não somente e?caz, mas também e?ciente. Para alcançar uma comunicação e?ciente é necessário o uso de protocolos que priorizem as limitações enfrentadas por uma RSSF. A escolha equivocada de protocolos de roteamento em RSSF pode levar a uma utilização inadequada dos recursos da rede, acarretando a diminuição do seu tempo de vida e/ou diminuindo a qualidade dos dados capturados. Para o presente trabalho foi selecionado o protocolo de roteamento Leach (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy), para realizar através das Redes de Petri uma análise de desempenho dos componentes e fases existentes nele e posterior aplicação de melhorias. Para realizar a análise de desempenho, são estudadas métricas como: economia de energia de cada nó, tempo de vida da rede, atraso médio na entrega de pacotes, e escalabilidade. A partir do exame dessas métricas em cada uma das fases presentes no protocolo Leach, são propostas melhorias no protocolo e analisada sua empregabilidade.

Há três décadas, os sistemas de informação corporativos eram projetados para apoiar a execução de tarefas pontuais. Atualmente, esses sistemas também precisam gerenciar os fluxos de trabalho (workflows) e processos de negócio de uma organização. Em comunidades científicas de físicos, astrônomos, biólogos, geólogos, entre outras, seus sistemas de informações distinguem-se dos existentes em ambientes corporativos por: tarefas repetitivas (como re-execução de um mesmo experimento), processamento de dados brutos em resultados adequados para publicação; e controle de condução de experimentos em diferentes ambientes de hardware e software. As diferentes características dos dois ambientes corporativo e científico propiciam que ferramentas e formalismos existentes ou priorizem o controle de fluxo de tarefas, ou o controle de fluxo de dados. Entretanto, há situações em que é preciso atender simultaneamente ao controle de transferência de dados e ao controle de fluxo de tarefas. Este trabalho visa caracterizar e delimitar o controle e representação do fluxo de dados em processos de negócios e workflows científicos. Para isso, são comparadas as ferramentas CPN Tools e KEPLER, que estão fundamentadas em dois formalismos: redes de Petri coloridas e grafos de workflow orientados a atores, respectivamente. A comparação é feita por meio de implementações de casos práticos, usando os padrões de controle de dados como base de comparação entre as ferramentas. / Three decades ago, business information systems were designed to support the execution of individual tasks. Todays information systems also need to support the organizational workflows and business processes. In scientific communities composed by physicists, astronomers, biologists, geologists, among others, information systems have different characteristics from those existing in business environments, like: repetitive procedures (such as re-execution of an experiment), transforming raw data into publishable results; and coordinating the execution of experiments in several different software and hardware environments. The different characteristics of business and scientific environments propitiate the existence of tools and formalisms that emphasize control-flow or dataflow. However, there are situations where we must simultaneously handle the data transfer and control-flow. This work aims to characterize and define the dataflow representation and control in business processes and scientific workflows. In order to achieve this, two tools are being compared: CPN Tools and KEPLER, which are based in the formalisms: colored Petri nets and actors-oriented workflow graphs, respectively. The comparison will be done through implementation of practical cases, using the dataflow patterns as comparison basis.

Falhas são eventos que não podem, pela sua própria natureza, serem totalmente eliminados num sistema de manufatura real. No entanto, a maioria das pesquisas e publicações técnicas nesta área consideram somente a descrição e otimização dos processos “normais" ou processos isolados de tratamento de falhas. Assim este trabalho é uma contribuição no desenvolvimento de uma metodologia de modelagem e análise que considera a detecção e o tratamento de falhas junto com os processos “normais". A hipótese é que uma adequada abordagem de modelagem e análise de sistemas de manufatura considerando todas estas características é fundamental para melhorar a flexibilidade e autonomia do sistema. Tais sistemas podem ser abordados segundo a perspectiva de sistemas a eventos discretos (DEDS) e dentre as técnicas existentes de representação destes sistemas, destaca-se o potencial das rede de Petri (PN) como uma técnica uniforme de modelagem e análise, a qual permite o estudo e caracterização de diferentes propriedades de um sistema através de um mesmo modelo. Assim, este trabalho introduz uma metodologia, baseada no conceito de redes de Petri, que além da modelagem e a análise dos processos “normais" (de acordo com as especificações funcionais), permite a detecção e tratamento de falhas em sistemas de manufatura de uma forma hierárquica e modularizada utilizando supervisores distribuídos nos equipamentos do chão de fábrica. Esta metodologia considera a integração de três módulos referentes aos processos “normais", aos processos de detecção de falhas e, aos processos de tratamento de falhas. Através das abordagens “top-down" e “bottom-up" a modelagem de um sistema é desenvolvida em níveis hierárquicos. Estudos de caso de sistemas com estas característica são considerados. Nos modelos desenvolvidos são realizados um estudo analítico e simulações para validar a metodologia proposta. / In a real manufacturing system, failures are events that should be considered. However in this area, most researches consider only the description and optimization of normal processes. This research is a contribution to develop a methodology for modeling and analyzing manufacturing system including normal processes, failure detection, and failure treatment. An approach considering those processes is basic for improving flexibility and autonomy of the systems. These systems can be observed from a point of view of discrete event dynamics systems (DEDS). From this point of view, Petri nets are a powerful tool for modeling and analyzing different characteristics of a system using the same model. In this research a methodology based on Petri nets considering normal process, detection, and treatment of failures in manufacturing systems is introduced. This methodology considers a hierarchical and modular structure. The modular characteristic permits integration of three types of processes: normal, failure detection, and failure treatment processes. The hierarchical characteristic permits to model a system by hierarchical levels (such as factory, manufacturing cell, and equipment) based on top-down and bottom-up approaches, and using distributed supervisors inside of machines on the workshop level. Case studies with these characteristics are considered. On the developed models, analytical and simulation analyses are executed to validate the proposed methodology.

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.

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.