Em geral a avaliação de desempenho dos sistemas produtivos considera critério normalizado de uso eficiente de recursos de transformação tecnológica (como máquinas e matérias-primas), processamento de informações e operações de manuseio/transporte. No entanto, não existem critérios ou regras normalizadas para avaliar o desempenho de um sistema produtivo no contexto da sustentabilidade. Assim, este trabalho introduz uma abordagem para identificar e avaliar os indicadores de desempenho relacionados à sustentabilidade dos sistemas produtivos, especificamente para casos geograficamente dispersos, ou seja, Sistema Produtivo Disperso (SPD), no qual os processos ocorrem de forma distribuída e dispersa. A abordagem proposta baseia-se em um framework destinado a medir os indicadores-chave de desempenho de sustentabilidade (KPIs - Key Performance Indicators) que avaliam a sustentabilidade de um sistema. O framework considera a norma ANSI/ISA-95 e os processos produtivos modelados usando a rede de Petri. A metodologia de avaliação de sustentabilidade considera o equilíbrio dos indicadores de sustentabilidade, os quais dependem dos aspectos econômicos, ambientais, sociais e tecnológicos, além do comprometimento de todos os colaboradores envolvidos. / In general, the performance evaluation of productive systems considers normalized criteria of the efficient use of technological transformation resources (such as machines and raw materials), information processing and handling/transportation operations. However, there are no normalized criteria or rules to evaluate the performance of a productive system in the context of sustainability. Thus, this paper introduces an approach to identify and to evaluate the performance indicators related to the sustainability of productive systems, specifically for geographically disperse cases, i.e., disperse productive system (DPS), in which the processes are in a distributed and disperse architecture. The proposed approach is based on a framework aimed to measure sustainability key-performance-indicators (KPIs) that evaluate the sustainability of a system. The framework considers the ANSI/ISA-95 standard and productive processes modeled using Petri net. The sustainability assessment methodology considers the balance of sustainability indicators, which depend on economic, environmental, social, and technological aspects, besides the commitment of all the partners involved.

Trabalhos recentes na área de Planejamento e Escalonamento têm gerado uma grande expectativa em relação à aplicação dos resultados em sistemas reais. Neste cenário, métodos, ferramentas e conceitos provenientes das Engenharia do Conhecimento e da Engenharia de Requisitos se tornam fundamentais para caracterizar melhor, entender e especificar os domínios de planejamento. Nesse caso uma especial importância deve ser dada às etapas iniciais do processo, onde o conhecimento sobre o domínio é incompleto e onde existem poucas ferramentas, seja para o suporte ou automação parcial do processo, e as ferramentas já existentes carecem de métodos formais para a modelagem e análise dos requisitos. Neste trabalho propõe-se o ReKPlan (Ambiente para a Engenharia de Requisitos usando KAOS em problemas de planejamento), que usa KAOS, um método orientado a objetivos, para a modelagem de requisitos. Entretanto, o uso do KAOS (ou de qualquer outro método goaloriented) não atende à necessidade de verificar formalmente o comportamento dinâmico quando o alvo são sistemas de planejamento. A proposta deste trabalho é combinar o uso do método orientado a objetivos com o formalismo das Redes de Petri (Rdp) -especificamente a abordagem seguida pelo GHENeSys- para representar e analisar requisitos no projeto de sistemas de planejamento. Finalmente é proposto um método sobre o processo de projeto que, guiado por modelos, gera instruções PDDL servindo de entrada para os planejadores. A método foi aplicado a vários estudos de caso que o avaliam como um mecanismo promissor e eficiente na Engenharia de Requisitos resultando em uma melhor definição dos requisitos em problemas de planejamento. / Recent works in Planning and Scheduling, lead to a great expectations about how to apply achieved results in real systems. In this scenario, methods, tools and concepts from Knowledge and Requirements Engineering seem to be a key issue for characterizing, understanding and specifying the domain of planning problems. In this case a special attention should be given to the initial stages of the process, where knowledge about the domain is incomplete and there are a few tools to support or partially automate the process, and there is a lack of formal methods for modeling and analysis of requirements in the existing tools. This work proposes the ReKPlan (Requirement Engineering Using KAOS for Planning Problems) which uses KAOS, a goal-oriented method, for modeling requirements. However, the use of KAOS (or another goal-oriented method) don\'t seem the most appropriate for formal verification of the dynamic behavior of planning systems. The purpose of this work is to combine the use of KAOS with Petri Nets formalism (Rdp) - GHENeSys approach specifically - for modeling and analyzing requirements in the design of planning system. Finally is proposed a model driven engineering mechanism over a design for guiding, until the generation of PDDL instructions as input for planners to solve problems.

Este trabalho de pesquisa propõe o projeto e desenvolvimento de um Modelo de Controle Formal (MCF) que propicie gerenciar riscos de projeto de software. Visa prover ao Gestor de Projetos, um mecanismo para identificar e controlar riscos que possam impactar negativamente nos objetivos do projeto, facilitando a tomada de decisão. O MCF desenvolvido contempla as Práticas Específicas (Specific Practices - SPs) do Modelo Integrado de Maturidade e de Capacidade para Desenvolvimento (Capability Maturity Model Integration for Development - CMMI-DEV) que abordam riscos de projeto de software. Foram identificados nove processos para representar os elementos contidos no MCF. Os processos definidos foram modelados utilizando uma Rede de Petri Colorida (Coloured Petri Net - CPN) e representaram a visão sistêmica deste trabalho de pesquisa. A ferramenta matemática e gráfica adotada permitiu um rastreamento minucioso e não ambíguo de cada etapa do sistema modelado. Elaborou-se um Instrumento de Inspeção que reuniu os elementos principais dos processos definidos no MCF, atuando como a visão semântica da Gestão de Riscos. O Instrumento de Inspeção foi mapeado para um protótipo de ferramenta denominada Risk Management Environment (RIMAE), tendo em vista os aspectos relacionados ao armazenamento, consulta, e interface com a organização no qual o estudo de caso foi realizado. O MCF foi aplicado em um projeto real, denominado Sistema de Navegação em Ambiente Linux (SINAL). Entre outras vantagens observadas neste trabalho de pesquisa, o uso do MCF fornece conhecimento pró-ativo e uma visão holística dos riscos para todos stakeholders envolvidos.

Apresenta-se neste trabalho uma abordagem de Redes de Petri Coloridas para especificação e verificação formal de um modelo de Sistema Tutor Inteligente que utiliza a Aprendizagem Baseada em Problemas como estratégia pedagógica. A especificação e a verificação formal permitem verificar se as funcionalidades planejadas do modelo pedagógico serão realizadas, antes da etapa de implementação do sistema. Adicionalmente, o mecanismo de inferência avalia as informações coletadas nas atividades de interação do aprendiz no processo de solução de problemas e infere, por simulação de Cadeias de Markov Monte Carlo, a probabilidade de o aprendiz resolver um problema, com o propósito de capacitar o sistema à tomada de decisões. Experimentos iniciais indicam consistência geral e benefícios da proposta.

No atual processo de produção de Propelente Sólido Compósito que é utilizado nos Foguetes de Sondagens e no Veículo Lançador de Satélites, desenvolvidos pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço, estão previstos dois sistemas dedicados para efetuarem a homogeneização da mistura das matérias-primas presentes nesse propelente. Esses sistemas são denominados Macerador I e Macerador II. Com a principal meta de modernizar o referido processo, optou-se por automatizar toda a operação do Macerador II. Nesse contexto, este trabalho apresenta propostas de modelos, elaborados por meio das Redes de Petri, para representarem a atual arquitetura de automatização empregada na operação de comando e controle do Macerdor II. Esses modelos são submetidos às várias seqüências de simulações para avaliar se o comportamento dessa arquitetura é capaz de atender os requisitos de operação e segurança compatíveis com o processo em questão. Nessas simulações são avaliadas as propriedades das Redes de Petri que estão relacionadas com a conservação, a vivacidade e os conflitos do tipo confusão e mortal. Os resultados obtidos nessas avaliações mostram que os modelos propostos são capazes de representar os principais estados alcançados pelos equipamentos previstos no mencionado processo de homogeneização, durante a sua operação, e em função disso são sugeridas alterações que priorizem a segurança e a eficiência na utilização dessa arquitetura.

Aircraft development process is characterized by high complexity and ever-decreasing lead times throughout for shortening time-to-market as an outcome.Development delays experienced in single systems, systems integration and the occurrence of design oscillations (design non compliances identified during flight tests that demand re-design and new test campaign) represent the main threats for the aeronautical industry to accomplish the market and certifying boards schedules. It is usual that the precedent phases to flight tests experience some delays, but the dead line for the certification phase remains unchanged. Consequently, the flight tests campaign is compressed in terms of time length for avoiding the delays in the certification schedule. Planning and managing activities in this highly dynamic scenario are very difficult tasks. The choice of the correct approach is ultimately related to cost, time, quality and safety optimization.A tool that provides the flight-test managers with the possibility to simulate campaign scenarios is extremely welcome. This tool has to take into account the inherent characteristics of the flight-test, which are concomitant, asynchronous, parallel and non deterministic. Besides, this tool has to have a graphical, user-friendly interface, in order to make possible a visual modeling technique of the concurrent activities of the tests campaign. It has been searched and found that a previous analysis based in Operation Research followed by the implementation of models based in Colored Petri Net (CPN) and Stochastic Petri Net (SPN) allow for modeling the necessary characteristics mentioned above.This work describes a method based on Petri Nets theory for modeling the problem of flight tests process management for the aircraft certification. Essentially, there is a set of processes, which share a common pool of resources such as prototypes, flight test instrumentation and systems availability. Every process, by its turn, has a subset of processes (test points) that characterizes a hierarchical net.The simulation tool is therefore, an adaptation of the general Petri Net theory for flight test campaign planning and management. This work shows the necessary steps to render the adaptation possible. The designed planning tool has been used in a demonstration environment that represents the basic problems of a real certification flight test program as a case study. Comparing the conditions with and without the tool, it is possible to conclude that the risk of severe mistakes caused by faulty assumptions for time, cost value and safety can be reduced significantly, since a great number of "what if" scenarios can be checked.

A necessidade de aumento de produção, da redução de custos e do aumento da qualidade de bens de consumo, tem motivado a constante evolução dos sistemas de produção, migrando os tradicionais sistemas de produção para os modernos e complexos sistemas de manufatura, onde a performance depende da eficiência dos equipamentos e do controle do processo. Por outro lado, a eficiência dos equipamentos depende de sua confiabilidade e manutenabilidade. Neste trabalho a análise de performance é avaliada com o uso de Rede de Petri p-t-Temporizada e através de simulações, incluindo a avaliação da confiabilidade do processo pela análise da otimização da saída do sistema, isto é, quantidade de itens produzidos. Nesta abordagem, uma lógica linear foi desenvolvida e validada utilizando-se uma comparação de resultados das classes de estados do algoritmo proposto com a ferramenta de simulação Tina para um modelo de um esquema produtor consumidor. Apresenta-se um estudo de caso na indústria automotiva, consistindo na análise dos problemas reais enfrentados em uma fábrica de carrocerias, com o uso da Rede de Petri p-t-Temporizada. / The necessity of growing in production, with reduction of costs and improvement in the quality of consumption good, has motivated the constant evolution of production systems, transforming traditional production systems into the modern and complex manufacturing systems, where the performance depends on the efficiency of the equipment and process control. On the other hand, the equipment efficiency depends of their reliability and maintainability. In this work it is proposed a performance evaluation and analysis with the use of p-t- Timed Petri Nets using simulations, including process reliability analysis of the system through the throughput optimization, i.e., produced amount of goods. In this approach, a linear logic statement was developed and validated using a comparison of results of classes of states between the Tina simulation environment and the algorithm considered for a model of a producing consuming system. A case study in the automotive industry is presented, consisting of the analysis of the real problems found in a body shop plant, with the use of Timed Petri Net.

Ao longo das últimas décadas, o paradigma de sistemas críticos em segurança vem sofrendo transformações como forma de se adequar às novas necessidades demandadas, tais como redução de custos e aumento da produtividade. No Sistema de Gerenciamento de Tráfego Aéreo, esta transformação é preconizada pelo paradigma CNS/ATM (Communication, Navigation, Surveillance / Air Traffic Management), baseado no uso de novas tecnologias digitais, sobretudo satélites, aplicadas à comunicação, à vigilância, à navegação e ao gerenciamento do tráfego aéreo. O CNS/ATM visa reduzir as restrições do atual paradigma de tráfego aéreo como forma de atender sua crescente demanda, mantendo (ou melhorando) os atuais níveis de segurança. Porém, esta mudança de paradigma traz consigo novos desafios e necessidades, sobretudo, quanto à forma de se avaliar os sistemas resultantes. Em face destes novos desafios e problemas enfrentados, este trabalho propôs um método de avaliação de risco, constituído pela união dos métodos \"absoluto\" e \"relativo\" preconizados pela Organização da Aviação Civil Internacional (OACI), pelo emprego do formalismo das redes de Petri Fluidas e Estocásticas (RPFE) na modelagem dos sistemas, e pela comparação entre os valores de métricas de segurança estimados para o sistema avaliado e para um sistema legado. Este método foi aplicado para avaliar a segurança na mudança do atual paradigma de vigilância aérea, baseado em equipamentos Radar, para o paradigma de Vigilância Dependente Automática por Radiodifusão (ADS-B). Como conclusões, o método proposto mostrou-se promissor para avaliar a segurança de sistemas baseados nos atuais paradigmas de sistema críticos em segurança, especialmente o CNS/ATM, onde o formalismo das RPFE proporcionou modelar suas principais características, e a simulação por eventos discretos permitiu estimar as métricas desejadas. Além disso, a ADS-B mostrou-se uma aplicação viável para a vigilância no Sistema de Controle de Tráfego Aéreo, sendo capaz de reduzir o nível de exposição das aeronaves a eventos de perda de separação e, assim, melhorar os níveis de segurança do tráfego aéreo. / In last decades, the safety critical systems paradigm has changing to adapt itself to new necessities, such as costs reduction and productivity demand growth. In the Air Traffic System, those changes are ruled by CNS/ATM paradigm (Communication, Navigation, Surveillance / Air Traffic Management), based on new digital Technologies, mainly Satellites, applied to Communication, Surveillance, Navigation and Air Traffic Management. CNS/ATM intends to reduce the restrictions of current air traffic paradigm, enabling the growth of air traffic capacity without affecting current safety levels. However, this new paradigm brings together new challenges and needs, mainly related to safety assessment. In face of these new challenges, this work proposed a method of risk assessment constituted by the union of the \"absolute\" and \"relative\" assessment methods adopted by the International Civil Aviation Organization (ICAO), by modeling systems using Fluid Stochastic Petri Nets (FSPN) formalism, and by comparison between safety metrics obtained from proposed and legacy system simulations. This method was applied to assess a new concept of air traffic surveillance, named \"Automatic Dependent Surveillance - Broadcasting\" (ADS-B). As main conclusions, the proposed method was promising to assess system safety properties based on current safety critical system paradigm, especially the CNS/ATM, where FSPN formalism provided important modeling capabilities and discrete event simulation allowed estimating the desired safety metric. Besides, ADS-B has meaningfully reduced the separation losses risks and, therefore, it could be used to air traffic control surveillance system to improve capacity and/or safety levels of air traffic system.

O presente trabalho trata da verificação e design de sistemas complexos, especificamente da verificação de sistemas de tempo real concorrentes e distribuídos. Propõe-se uma técnica enumerativa para a verificação formal de modelos que permite determinar a validade de propriedades quantitativas, além das qualitativas. A técnica proposta separa a construção do espaço de estados dos algoritmos de rotulação das fórmulas temporais, o que possibilita a diminuição da complexidade do processo de verificação, tornando-o viável para aplicações práticas. A técnica proposta foi inicialmente aplicada sobre modelos de redes de Petri temporizadas e depois em uma rede unificada chamada GHENeSys para aproveitar as características de abstração, hierarquia e de elementos de interação chamados pseudo-boxes. A definição da rede GHENeSys foi modificada para permitir a modelagem de sistemas onde os requisitos temporais devem ser expressos através de atrasos e prazos como e o caso dos sistemas de tempo real. A rede suporta ainda mecanismos de refinamento tanto para os elementos ativos quanto os passivos. A demonstração da manutenção de propriedades como invariantes, vivacidade, limitação assim como da validade de fórmulas lógicas no processo de refinamento constitui um aspecto fundamental no projeto de sistemas complexos, e foi portanto revista em detalhes para a rede GHENeSys. Alguns exemplos práticos são apresentados para avaliar o desempenho dos algoritmos e um estudo de caso finaliza a apresentação, onde se pode contrastar os algoritmos propostos com os implementados na ferramenta UPPAAL. / This work deals with the process of design and verification of complex systems, mainly real time, concurrent and distributed systems. An enumerative technique is proposed for model-checking which is capable of determining both quantitative and qualitative properties. The proposed technique detach the algorithm for labeling the formula being checked from the state space construction, allowing a better result in the verification process. This model-checking approach shows itself valuable in practical applications. This approach was first applied to systems modeled by Time Petri Nets and further extended to a unified net called GHENeSys, which includes abstraction and hierarchy concepts as well as elements for data and control interchange, called pseudo-boxes. The GHENeSys definition was modified in order to deal with systems in which temporal requirements can be expressed through delays and deadlines as in the real-time systems. The GHENeSys environment supports a refinement technique applied to both passive and active elements. Net properties like invariants, liveness, boundedness and also the validity of temporal formulas was proved to be maintained through the refinement process if some conditions are satisfied. Such characteristics are useful to deal with complex systems design. Some experiments based on well known academic articles were used to avaliate the performance of the algorithms and a case study is presented in order to compare obtained results with those obtained using the UPPAAL tool.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 407757.pdf: 1892544 bytes, checksum: 1bac1747159590e341299a53c6807c04 (MD5) Previous issue date: 2008-12-17 / O teste de um sistema de gerenciamento de workflow se faz necess?rio no momento em que h? a necessidade de detec??o de erros na execu??o de sistemas que ap?iam processos de neg?cio. Como n?o ? vi?vel a realiza??o de testes exaustivos, esta pesquisa faz uso de teste estat?stico para que se tenha uma confiabilidade aceit?vel com um conjunto de testes menor. Sabe-se que as redes de Petri, al?m de possibilitarem a representa??o de informa??es estat?sticas, s?o um formalismo muito indicado para descrever processos de neg?cio. As informa??es relevantes ao teste estat?stico de workflow s?o representadas utilizando redes de Petri, para ent?o gerar casos de teste a partir de uma rede. Este trabalho tem o objetivo de apresentar uma solu??o para a gera??o de casos de teste para sistemas de gerenciamento de workflows. Estes casos de teste visam a intera??o com a interface de usu?rio. Assim, neste trabalho, ? apresentada uma descri??o referente ? automa??o de workflows e ao teste destes sistemas. A partir desta descri??o, s?o determinados os requisitos para a formaliza??o de um dialeto de redes de Petri, para ent?o ser apresentada a formaliza??o do dialeto utilizado na pesquisa. Al?m disso, ? ilustrada a aplica??o desta solu??o. Devido ?s similares necessidades verificadas no teste de desempenho em rela??o ao teste de sistemas de gerenciamento de workflows, um estudo da aplica??o da solu??o desta pesquisa ao teste de desempenho ? realizado