A competição no mercado globalizado, do ponto de vista do consumidor, aumentou consideravelmente a oferta de produtos e serviços, permitindo a escolha pela qualidade, preço, prazos e/ou disponibilidade. Entretanto, do ponto de vista das empresas, o desafio de atuar em um mercado saturado, dinâmico, competitivo e com aumento da demanda de produção orientado ao consumidor altera consideravelmente toda a estrutura da empresa. Desta forma, a flexibilidade torna-se um pré-requisito fundamental para que as empresas possam atuar neste mercado. Considerando-se o contexto apresentado, o objeto de estudo do presente trabalho são os Sistemas Produtivos Flexíveis (SPFs). Os SPFs são sistemas concebidos para atender às necessidades de um mercado dinâmico e competitivo. Isto causa complexidade no comportamento global desses sistemas exigindo diferentes propostas para o projeto de Sistemas de Controle de SPFs. A complexidade advém do fato de se perder a informação quanto ao pré-determinismo da seqüência de eventos que ocorrem no sistema global, além do fato de não existir previamente a definição de todos os processos de transporte com a designação prévia de todas as ordens de transporte que os transportadores presentes na planta devem executar. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é apresentar como resultado uma proposta de sistema de controle modular para SPFs que atenda os requisitos de fluxo de informações envolvendo hierarquia e colaboração simultânea entre os módulos, respeitando a diversidade semântica presente na arquitetura. Apresenta-se então uma sistematização de projeto dos diversos módulos de controle e uma proposta de implementação de um algoritmo de designação dos transportadores para ser utilizado em tempo real permitindo a realização eficiente das atividades de transporte. / The competition in the globalized market increased considerably the demand for products and services to the customer point of view. However, the consumer\'s driven demand change the whole structure of the company. Thus, flexibility becomes an essential pre-requisite for companies to compete in the market. Considering the context presented, the object of study of this work is the Flexible Production System (FPS). The FPS must fulfill the needs on a dynamic and competitive market. This situation causes complexity in the overall performance of these systems, requiring different proposals for the design of the control systems. The complexity arises due to the fact that loses the information about the sequence of events that occur in the global system. Besides there is no previous exist definition for all processes of transport and prior designation for it. In this context, the objective of this work is to present a proposal for modular control systems to FPS that fits the requirements of information flow involving hierarchy and simultaneous collaboration between the modules. It will be presented systematization for the modular design of control as well as an implementation of an algorithm for designation of transport in real time leading to an efficient management of these activities.

A grande maioria das empresas possui um ecossistema de software composto por um conjunto de aplicações, para auxiliar na tomada de decisões ou na melhoria dos seus processos de negócio. O campo de estudo integração de aplicações empresariais oferece ferramentas e metodologias para criar soluções de integração que possibilita que as aplicações do ecossistema, geralmente heterogêneas, possam trabalhar de maneira conjunta e sincronizada. Esta dissertação utiliza como caso de estudo uma solução de integração projetada para o problema de integração do sistema de currículos da agência nacional e tecnologia de Portugal. Esta solução, projetada com uma linguagem de modelagem de alto nível de abstração, é caracterizada como um sistema de eventos discretos. Existem vários paradigmas para a modelagem de sistemas de eventos discretos, dentre eles aqueles baseados em modelos probabilísticos. nesta dissertação, utiliza-se uma abordagem baseada em simulação com redes de Petri estocásticas para a identificação de gargalos de desempenho em soluções de integração, caracterizando, assim, uma solução como um processo probabilístico. Para a redução desses gargalos utilizou-se as redes de Petri Estocásticas Generalizadas. A simulação de uma solução de integração, a partir do seu modelo conceitual, possibilita a análise do seu comportamento ainda na fase de projeto, reduzindo custos, riscos e tempo no desenvolvimento da solução. Os resultados da simulação mostram que os gargalos de desempenho podem ser identificados ainda na fase de projeto e que é possível reduzi-los dedicando recursos computacionais às tarefas mais críticas do modelo. / 97 f.

As empresas, em seus processos de negócio desenvolvem ou compram aplicações que servem de base para apoiar a tomada de decisões e também para aperfeiçoar seus processos de negócio. Estas aplicações, que são desenvolvidas ou adquiridas pelas empresas, compõem seu ecossistema de software. As aplicações frequentemente são desenvolvidas sem a preocupação de integração, o que dificulta a possibilidade de reutilizar aplicações. A área da integração de aplicações empresariais (EAI) fornece metodologias, técnicas e ferramentas para que as empresas possam desenvolver soluções de integração, visando associar novas aplicações com as já existentes. Assim sendo, o problema abordado nessa dissertação visa analisar o comportamento de uma solução de integração de aplicações, no contexto da administração pública da cidade de Huelva (Espanha). Essa solução é responsável por gerar certificados digitais e unificar as bases de usuários que possuem acesso aos sistemas informáticos da administração. Essa pesquisa assume que é possível identificar gargalos de desempenho com base no modelo de simulação, obtido a partir do modelo conceitual da solução de integração ainda na fase de projeto, com auxílio da técnica matemática Redes de Petri temporizadas. Se um modelo conceitual for implementado com gargalos, poderá gerar falhas, que aumentam os custos, tempo e riscos na solução implementada. A simulação realizada possibilitou a análise de duas variáveis, o tempo associado às transições, e a quantidade de mensagens (tokens) em cada lugar (slot). Gargalos foram observados em alguns cenários de execução. / 121 f.

Com o avanço tecnológico, as empresas que possuem aplicações para gerenciar seus processos de negócios necessitam, normalmente, trocar informações entre seus diferentes tipos de sistemas. Muitas vezes estas aplicações foram adquiridas por diferentes fornecedores em diferentes épocas, ocasionando dificuldades para trabalharem de forma única e sincronizada. Neste contexto, surge a área de Integração de Aplicações Empresariais que visa proporcionar metodologias, técnicas e ferramentas para a concepção e a implementação de soluções de integração. Para tanto, quando há uma grande demanda de recursos computacionais, esta solução pode apresentar problemas, sendo o mais comum o acúmulo de mensagens, o que ocasiona gargalos de desempenho. Para a elaboração de uma solução de integração algumas fases precisam ser seguidas: levantamentos de requisitos, análise, projeto, implementação e testes. Atualmente, os gargalos de performance são encontrados após a implementação e teste do sistema. Entretanto, isso demanda tempo e custo. Esta pesquisa propõe a análise do comportamento e identificação de possíveis gargalos de desempenho da solução de integração, com base na identificação do tempo de permanência das mensagens no sistema e no acúmulo de mensagens nas filas (slots) considerando diferentes prioridades de processamento, ainda na fase de projeto. Para isso desenvolveu-se um modelo formal de simulação a partir de um modelo conceitual usando Redes de Petri Colorida e Temporizada. A solução de integração analisada insere-se na área de publicidade e propaganda e foi desenvolvida pela tecnologia de integração Guaraná. O modelo proposto será validado por meio de técnicas formais de verificação presentes na literatura. / 84 f.

O mercado dinâmico e altamente competitivo faz com que as empresas se esforcem na busca pela qualidade, condição fundamental para uma organização que visa expandir seus negócios. Com isso, a Tecnologia de Informação, tornou-se um importante diferencial, pois auxilia no gerenciamento do negócio, agiliza e facilita a tomada de decisão. A medida que a empresa cresce, são adquiridas novas aplicações para atender novas demandas de negócios, muitas dessas aplicações nem sempre têm a mesma linguagem e plataforma de operação gerando, por sua vez, um emaranhado de aplicações distintas com fins específicos e sem comunicação umas com as outras. Neste cenário, surge a área de Integração de Aplicações Empresariais, termo do inglês Enterprise Application Integration (EAI), que busca proporcionar metodologias, técnicas e ferramentas para a concepção e a implementação de soluções de integração. Uma solução de integração tem o objetivo de orquestrar um conjunto de aplicações para mantê-las sincronizadas ou proporcionar novas funcionalidades que possam ser construídas a partir daquelas já existentes. Este trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo formal de simulação utilizando redes de Petri Temporizadas a partir de um modelo conceitual de reservas de viagem. O modelo conceitual utilizado como caso de estudo foi projetado utilizando a tecnologia Guaraná. Este trabalho busca encontrar o tempo mínimo e máximo que uma mensagem leva para ser processada na solução de integração antes que ela seja implementada e implantada. Com isso, é possível identificar níveis de qualidade de serviço sem que haja a necessidade de implementar a solução, baseando-se apenas, na estrutura atual do modelo conceitual. O modelo formal desenvolvido foi simulado em cenários críticos de operação, utilizando cargas de entrada diferentes usando a ferramenta CPN Tools. Neste trabalho são utilizadas técnicas formais de verificação presentes na literatura para demonstrar a equivalência entre o modelo conceitual e o modelo de simulação. / 105 f.

Este trabalho propõe um modelo de sistema de apoio à decisão empregando ferramentas de controle de fluxo decisório e a assessoria ao decisor quanto à qualidade e à confiabilidade das informações que utiliza para exercer suas atribuições. Por fim, a linha de ação adotada é avaliada com base nas informações disponíveis. O modelo contempla a impraticabilidade de prosseguir caso uma informação julgada crítica não esteja disponível ou não atenda aos requisitos mínimos. A base de dados é unificada e estruturada em uma ontologia de domínio, propiciando a interoperabilidade com outros sistemas e a inferência de conceitos e de valores indiretamente existentes, isto é, inferidos. A modelagem proposta e as simulações realizadas indicam uma solidez nos conceitos adotados e incremento na capacidade decisória apoiada por um sistema automatizado.

O Veículo Lançador de Satélites, desenvolvido atualmente no Brasil, necessita que suas partes sejam integradas em uma unidade especializada do centro de lançamento que é denominada Torre Móvel de Integração. Na estrutura dessa torre são instalados os seguintes equipamentos: ponte rolante, elevador, plataformas de trabalho (fixas e móveis), portas, truques para movimentação e outros equipamentos que auxiliam especialmente a execução das tarefas de integração, testes e lançamento desse veículo. O atendimento dos procedimentos previstos nessas tarefas expõe seus realizadores aos riscos inerentes do setor espacial, configurando uma situação na qual é estratégico para o aumento da segurança que cada um dos mencionados equipamentos seja submetido a um conjunto de testes operacionais, antes da sua efetiva utilização pelo sistema de controle principal da referida torre. Nesse contexto, este trabalho apresenta o modelo elaborado para representar uma proposta de algoritmo destinado ao autoteste dos sensores e atuadores utilizados pelos principais equipamentos previstos na torre de integração do aludido veículo, por meio das Redes de Petri. São realizadas simulações computacionais nesse modelo, com a meta de avaliar as propriedades de desempenho da Rede de Petri que estão relacionadas principalmente com a conservação, a vivacidade e os conflitos do tipo confusão e mortal. Os resultados positivos obtidos nessas simulações indicam que o algoritmo proposto será capaz de detectar não-conformidades durante a execução do autoteste nos equipamentos previstos na mencionada torre.

Uma vez que uma aplicação ou projeto tenha sido identificado como sujeito ao uso da simulação, decisões devem ser tomadas acerca de como conduzir os estudos. Embora não haja regras definitivas, alguns passos são geralmente recomendados, tais como: planejamento do estudo, definição do sistema, construção do modelo, execução dos experimentos, análise dos resultados e relatório final. E, a construção do modelo é uma das etapas mais demoradas e complexas. Na execução dos experimentos, e na análise dos resultados a Realidade Virtual (RV) é uma interface que pode fornecer um suporte importante para a tomada de decisões, pois a RV auxilia na criação de mundos virtuais semelhantes ao mundo real, que ajudam na compreensão do funcionamento dos sistemas. Este trabalho propõe um metamodelo para o desenvolvimento de sistemas de simulação de eventos discretos com interface de RV aplicados a ambientes ou estações de trabalho de manufatura. A proposta do metamodelo é composto por quatro módulos: i) de edição e validação de modelos, ii) de criação, edição e execução de ambientes virtuais, iii) de conexão para efetuar o elo entre os dois primeiros módulos e, iv) de controle para gerenciar a comunicação e controlar a simulação. Como resultado tem-se a simulação centralizada baseada no modelo descrito em Rede de Petris (RP) com interface de RV distribuída. O sistema computacional gerado pelo metamodelo auxiliará no aprendizado e compreensão do problema simulado, e ainda permitirá ao usuário o envolvimento através da iteração. / The VR aids in the creation of virtual worlds similar to the real world, helping in understanding how a system works. This research work is concerned with the development of a discrete-event system simulation based on Petri Nets, with Virtual Reality interface for manufacturing environment or workstations. The system is composed of four modules, the first is model editing and validation, the second module is a modeling tool for virtual objects and/or a library of virtual elements, the third module makes the link between the two previous modules, and finally, the fourth is a simulation and control module. The centralized simulation is based on models described by Petri Nets with distributed RV interface resulting in a flexible and consistent system. The system will help users in learning and understanding the simulation problem, and it will also allow the user\'s integration with the environment through the interaction, and through distributed interface.

Esquemas baseados em grafos, em diferentes níveis de formalismo, são um forte apelo para a constituição de representações de sistemas complexos e de grande porte aplicados em várias áreas do conhecimento. Este fato responde pelo crescimento acentuado de métodos e representações formais baseadas em grafos e aplicadas em diferentes áreas, especialmente na Engenharia. As Redes de Petri (RdP) constituem um destes métodos, que apareceu em 1962 e desde então tem contribuído para o avanço dos métodos formais para o tratamento de sistemas de controle, sistemas discretos, logística, workflow, cadeia de fornecedores, redes de computadores, e uma variada classe de outros sistemas. Da mesma forma que outras representações formais, as primeiras tentativas de uso prático destas redes estiveram sempre ligadas ao domínio de aplicação, o que levou à criação de várias extensões. Por outro lado, a necessidade de se aplicar a representação em redes para sistemas de grande porte suscitou a discussão sobre as limitações do formalismo e sobre a necessidade de se inserir redes de alto nível. No entanto, todo este desenvolvimento, apesar de sua difusão em diferentes domínios, levantou a discussão sobre a unificação das redes. Desde 1992 a unificação do formalismo das RdPs é discutida pela comunidade acadêmica e, finalmente, no início deste século um padrão ISO/IEC foi proposto. Esta proposta conduz a dois desafios: i) mostrar que um formalismo de redes que seja candidato a ser usado na prática pertença de fato à classe de redes prescrita pelo padrão; ii) participar da discussão sobre a semântica das extensões propondo ambientes computacionais para o uso prático na modelagem e design de sistemas de grande porte. A rede GHENeSys, concebida e desenvolvida no Design Lab da Universidade de São Paulo, é uma rede estendida com conceitos de orientação a objetos, um mecanismo de hierarquia e, até o momento, parece ser uma das primeiras tentativas de prover um ambiente de modelagem e design com as propriedades de uma rede unificada, com capacidade para cobrir as diferentes variantes das RdP e suas extensões. Neste trabalho é apresentada uma proposta de ambiente integrado de modelagem para a representação de sistemas a eventos discretos (SEDs) em RdP, baseada em um formalismo enquadrado dentro da norma ISO/IEC 15909 recentemente proposta. Este formalismo é a rede GHENeSys, que terá sua definição estendida utilizando como base a definição das RdPs Coloridas (CPN) com o objetivo de permitir a representação de tipos nas marcas. Um protótipo para testes, resultado da integração de diversos trabalhos desenvolvidos separadamente por membros do D-Lab que nunca foram implementados nem integrados em formalismo único, é apresentado. Este protótipo é utilizado em um estudo de caso com a finalidade de validar de forma prática os novos elementos acrescentados à definição da rede GHENeSys para permitir a modelagem de sistemas utilizando os elementos das RdPs de alto nível. / Graph schemas are a strong approach to the representation (in dierent degrees of formality) of large and complex systems in several areas of knowledge. This fact has provided a continuous growth of methods and new formal schemas, specially in Engineering. Petri Nets(PN) are one of these methods, which appears in 1962 and since then has improved the representation of discrete control, discrete systems, logistics, workflow, supply chain, computer networks, and a variety of other systems. As any other representation, the first attempts to use it in practice were always made in a close relation between the representation and the domain of discourse, openning opportunity for several extensions. Also the need to use it in large systems brought a discussion about the formalism and the need for high level systems. However, all this development, besides the broad use in different domains, rose the need for an unified approach. Since 1992 such unification has been addressed by the scientific community and finally, in the beginning of this century, a ISO/IEC standard was proposed. That proposal also brings two new challenges: i) to show that any proposed net that belongs to Petri Net class proved itself as satisfying the requirements of the standard; ii) to enter the discussions of the semantics of extensions and also provide practical and unified system environments that can really support the design of large and complex systems. In this work, we present a proposal for the developing of an integrated modeling environment for the representation of discrete event systems using Petri Nets. This environment will use an underlying formalism framed within the rules defined recently by the ISO/IEC, in the standard 15909. The formalism to be used will be the GHENeSys net, which will have its definition extended using the definition of the Coloured PN (CPN) as a starting point in order to allow the representation of types within the net tokens. A testing prototype for this integrated modeling environment, result of the integration of several previous works of D-Lab members that were never implemented or integrated in a unique formalism, is presented. This prototype will be used in a case study in order to validate in practical way the new elements added to the definition of GHENeSys, to allow the modeling of systems using the elements of HLPNs.

Propõe-se uma estratégia de modelagem e de análise formal de políticas de segurança para sistemas baseados em fluxos de trabalho (workflows) e contendo regras que envolvam aspectos de lógica de negócios. Verifica-se com o auxílio de uma política de exemplo que a estratégia proposta resulta em modelos amplamente capazes de expressar restrições lógicas em função de parâmetros de negócio sem comprometer a viabilidade de suas análises. A modelagem baseia-se no uso de um metamodelo definido a partir da identificação das entidades que caracterizam o estado de proteção de um sistema e representado na forma de uma rede de Petri colorida. Por meio da escrita de predicados para consulta sobre o espaço de estados da rede de Petri, verifica-se o atendimento às regras de segurança no modelo formal. A tratabilidade da análise é garantida pela adoção de um paradigma diferenciado principalmente pela busca de ramos inseguros em vez de nós inseguros no espaço de estados e por explorar a natureza independente entre serviços de negócio distintos, expressa por restrições ao fluxo de informação no metamodelo. Tais restrições permitem que a análise seja fracionada evitando o problema da explosão de estados. O exemplo discutido de modelagem e análise de um sistema de serviços bancários online fornece evidências suficientes para atestar a aplicabilidade do método à validação de políticas de segurança para sistemas reais. / A strategy is proposed for the formal modeling and analysis of workflow- -based security policies having rules which involve aspects of business logic. Aided by an example of security policy, the proposed strategy is shown to lead to models widely capable of expressing logical restrictions as functions of business parameters without compromising the feasibility of its analyses. The modeling is based on the usage of a metamodel defined from the identification of the entities that characterize the protection state of a system, and represented as a colored Petri net. By writing predicates for querying the Petri net state-space, compliance with security rules at the formal model is verified. The feasibility of the analysis is ensured by the adoption of a paradigm distinguished mainly for the search for insecure branches rather than insecure nodes in the state-space, and for exploiting the independent nature among different business services, expressed by restrictions to the information flow within the metamodel. Such restrictions allow the analysis to be fractioned, avoiding the state explosion problem. The example provided of modeling and analysis of an online banking services system offers enough evidence to attest the applicability of the method to the validation of security policies for real-world systems.