Framework orientado a objetos para projeto de hardware e software embarcados para sistemas tempo-real

A crescente complexidade dos sistemas tempo-real embarcados demanda novas metodologias e ferramentas para gerenciar os problemas de projeto, análise, integração e validação de sistemas complexos. Este trabalho aborda o tema co-projeto de sistemas tempo-real embarcados, propondo estratégias para a integração das fases iniciais de modelagem de um sistema tempo-real embarcado com as fases subseqüentes do projeto, como a implementação do software e do hardware. É proposto um framework orientado a objetos que permite a criação de modelos orientados a objetos de sistemas tempo-real embarcados, utilizando conceitos temporais similares aos propostos em UML-RT (ou mais especificamente no UML Profile for Schedulability, Performance and Time). É proposta uma estratégia de mapeamento dos requisitos temporais dos diagramas UMLRT para uma interface de programação (API) baseada na “Especificação Tempo-Real para Java” (Real-Time Specification for Java ou RTSJ), a qual pode ser executada tanto em software – em programas RTSJ executando em máquinas virtuais Java (JVM) tempo-real – ou em hardware – em processadores Java Tempo-Real. Para permitir o mapeamento para hardware são propostas extensões tempo-real ao processador Java FemtoJava, desenvolvido no âmbito de dissertações de mestrado e projetos de pesquisa no PPGC, criando-se um novo processador tempo-real denominado de RT-FemtoJava. Dentre as extensões propostas ao processador FemtoJava destaca-se a inclusão de um relógio de tempo-real e o suporte a instruções para alocação e manipulação de objetos. Os conceitos propostos foram validados no âmbito de estudos de caso, sendo os resultados obtidos descritos na presente dissertação.

Uma Abordagem de escalonamento adaptativo no ambiente Real-Time CORBA

CORBA vem se tornando o middleware padrão no desenvolvimento de aplicações distribuídas, tornando-as independentes de plataforma e linguagem. Ele tem sido utilizado também em aplicações de tempo real através de sua extensão para tempo real, o RT-CORBA. Apesar desta extensão ter conseguido reduzir vários dos problemas do CORBA no que se refere ao não-determinismo e falta de garantias temporais, ainda há muito estudo na área de mecanismos de escalonamento utilizados. Assim, este trabalho tem por objetivo apresentar uma proposta de escalonamento adaptativo no ambiente Real-Time CORBA. Nesta proposta o período das tarefas é controlado, variando dentro de uma faixa pré-estabelecida com o propósito de reduzir o atraso médio das tarefas da aplicação.

Em direção a agentes pedagógicos com dimensões afetivas

O contexto desta tese é a Inteligência Artificial aplicada à Educação, especificamente a área dos Sistemas Tutores Inteligentes (STI). Apesar das características multidisciplinares e interdisciplinares, a preocupação maior do trabalho se dá quanto aos aspectos computacionais. A multidisciplinaridade está na relação entre os aspectos educacionais, filosóficos e psicológicos inerentes a toda construção de um software educacional, e a interdisciplinaridade acontece no relacionamento da IA com a Informática na Educação. Esta tese propõe o uso de aspectos afetivos como apoio à decisão de ação por parte de um STI. As nossas hipóteses fundamentais são: um sistema de ensino e aprendizagem computacional deve levar em consideração fatores afetivos tornando mais flexível a interação; e a arquitetura de um sistema computacional de interação em tempo real com agentes humanos deve prever explicitamente, em sua arquitetura básica, as crenças e o raciocínio afetivos. Para demonstrar essas idéias, foi definida uma arquitetura para apoiar um STI de modo a reconhecer alguns fatores afetivos, representativos de estratégias de ação de agentes humanos em interação com sistemas. Esse reconhecimento é realizado através de construções retiradas dos comportamentos observáveis do agente humano em contextos determinados. A arquitetura prevê um Sistema Multiagente para executar a percepção de fatores afetivos e da conduta do aluno em interação e de um agente pedagógico, representando o tutor. O agente tutor é modelado através de estados mentais e é responsável pelo raciocínio de alto nível. O modelo computacional de agentes de Móra [MÓR2000] foi utilizado para implementar o “kernel cognitivo” (termo cunhado por Móra e Giraffa [GIR99] que designa a parte responsável pela deliberação). O “kernel cognitivo” decide que ações tomar para um conjunto de características de uma avaliação pedagógica. A utilização de fatores afetivos e da avaliação cognitiva de situações emocionais permite a flexibilização das estratégias quanto à adaptabilidade a agentes humanos. Particularmente, foi adotado o enfoque cognitivo para análise de situações, baseado em teorias cognitivistas sobre emoções. O uso de tecnologia multiagente, no enfoque mentalístico, especificamente BDI (Belief, Desire, Intention) e da ferramenta X-BDI, permite a formalização e construção de um tutor atuante na avaliação pedagógica. A modelagem do aluno passa a ser constituída de aspectos qualitativos e quantitativos. Estudos de casos são apresentados, em situações que consideram os fatores afetivos e nas mesmas situações sem estas considerações. As decisões do tutor para agir são analisadas e confrontadas. Os resultados mostram um impacto positivo na adaptabilidade e ação pedagógica do tutor, sendo coerente com as teorias modernas [SAL97],[DAM2000] sobre as emoções que as consideram partes fundamentais para agir. A maior contribuição desta tese está na agregação de raciocínio sobre a afetividade envolvida em situações de ensino aprendizagem de agentes humanos e artificiais e avança dentro da perspectiva de pesquisa do grupo de IA da UFRGS, quanto ao desenvolvimento de Ambientes de Ensino e Aprendizagem modelados com tecnologia multiagente, com o uso da metáfora de estados mentais.

O uso comercial da internet por micro, pequenas e médias empresas de Porto Alegre : um estudo exploratório sobre as empresas do trade point Porto Alegre

Uma grande evolução aconteceu no mundo com o surgimento da Internet. Ela causou um espantoso aumento das comunicações, que passaram a ser em tempo real e com uma abrangência mundial. Foi a democratização da informação. A Internet serve como uma grande ferramenta para as empresas, principalmente com a globalização dos mercados, fenômeno que cresce cada dia mais e atinge a todos. A globalização fez com que as organizações se tornassem globais, e a Internet funciona como um elo de ligação entre empresas, fornecedores e consumidores. Este trabalho consistiu na realização de uma pesquisa survey exploratória com o objetivo de verificar e descrever o uso potencial da Internet como ferramenta de auxílio à realização de negócios de caráter global, nas micro, pequenas e médias empresas de Porto Alegre. A amostra das empresas pesquisadas foi extraída do Trade Point Porto Alegre, por ser essa uma entidade que tem por objetivo auxiliar as empresas a realizarem operações globais. Com relação ao mercado global, o trabalho identificou que quase todas as empresas acreditam que ele tenha oportunidades de negócios. Os principais meios para entrar nesse mercado são a participação em feiras e rodadas de negócios, contato pessoal e o Trade Point. A Internet já está disseminada no meio empresarial, todas as empresas já a conhecem, e boa parte das empresas realizam operações que podem ser auxiliadas pela rede, como comunicação, promoção de produtos e acompanhamento pós-venda. Identificou-se que as microempresas são as que menos acreditam no mercado internacional, mas apontaram que a Internet pode ajudá-las em suas atividades. Já as pequenas empresas são as que atuam no mercado internacional e acreditam que a Internet possa ajudá-las em algumas atividades. Por fim, as médias empresas, também atuam no mercado internacional, principalmente com as exportações, e são as que já estão utilizando a Internet. O Trade Point se mostrou um serviço bem requisitado pelas empresas, principalmente as que atuam com o comércio internacional. As principais vantagens citadas foram a centralização de informações e a geração de novos negócios.

Representação na forma normal disjuntiva para a flexibilidade de seqüência na manufatura

A crescente demanda por produtos de melhor qualidade, diferenciados e com custos competitivos tem forçado as manufaturas a se tornarem flexíveis, capacitando-as a responder às mudanças impostas pelo mercado. A flexibilidade permite que as empresas alcancem a customização desejada através da capacitação do sistema de responder e atuar em tempo real, mesmo em um ambiente de incertezas. Para atuar em tempo real, os sistemas de manufatura precisam de representações eficientes dos planos de produção. Muitas vezes, a atuação em tempo real torna-se inviável devido ao crescimento exponencial no número de planos de produção para cada máquina ou operação adicionada ao sistema. Uma possível solução para este problema é uso de representações adequadas para o espaço de estados. A escolha de uma representação adequada para o espaço de estados influencia na capacidade de reposta em tempo real, pois determina o desempenho computacional do sistema através da utilidade e eficiência dos algoritmos desenvolvidos, tornando possível explorar problemas clássicos de flexibilidade, tais como, seqüenciamento, otimização, etc. Entretanto, a geração de uma representação que trabalhe com o espaço de estados completo de uma manufatura é considerada um problema não polinomial (NP). Esta particularidade dificulta o desenvolvimento de algoritmos que trabalhem com uma manufatura flexível. Assim, a geração de uma representação, que trabalhe com pouca memória computacional e permita o desenvolvimento de heurísticas eficientes, é um importante desafio para uma avaliação efetiva da flexibilidade. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma representação para o espaço de estados de uma manufatura com flexibilidade de seqüência. Na construção desta representação são aplicadas técnicas de modelagem baseadas na teoria dos grafos e nos princípios de álgebra booleana. Inicialmente, os grafos são utilizados para representar todas as seqüências de operações de uma manufatura, posteriormente estas seqüências são convertidas em formas normais disjuntivas (FND). Por fim, é apresentada uma possível aplicação da representação na FND em modelos de programação linear.

Um Sistema multiagente para o Simulador Soccerserver

O interesse de pesquisa da comunidade de Inteligência Artificial em Sistemas Multiagentes tem gerado o crescimento da utilização de técnicas de agentes nas mais diversas áreas da ciência da computação. Isso ocorre, principalmente, devido à variedade de aplicações em que esses sistemas podem ser usados, como por exemplo: jogos de computadores, interfaces adaptativas, simulação e controle de processos industriais. The Robot World Cup Initiative (RoboCup) é uma tentativa de estimular a área de Inteligência Artificial e, principalmente de Sistemas Multiagentes, por promover um problema padrão, jogar futebol, onde uma ampla cadeia de tecnologias podem ser integradas, examinadas e comparadas. A utilização do ambiente da RoboCup para a simulação de uma partida de futebol (simulador Soccerserver) permite a avaliação de diferentes técnicas de Sistemas Multiagentes (planejamento de estratégias, conhecimento em tempo real, colaboração de agentes, princípios de agentes autônomos, entre outros) e estimula as pesquisas, investigações e testes que possibilitem a construção gradativa de agentes avançados. O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um time de futebol para o simulador Soccerserver. A idéia principal é desenvolver agentes jogadores que demonstrem um nível considerável de competência para a realização de suas tarefas, como percepção, ação, cooperação, estratégias pré-definidas, decisão e previsão. Inicialmente, apresenta-se uma visão geral sobre Inteligência Artificial Distribuída e sobre o simulador Soccerserver, pré-requisitos para o restante do trabalho. A seguir, é realizado um estudo sobre algumas arquiteturas de agentes (clientes) do Soccerserver. A arquitetura proposta na dissertação, suas principais características e a sua materialização em um protótipo desenvolvido correspondem à parte principal do trabalho. Finalmente são apresentados os testes realizados e as conclusões do trabalho.

Alinhamento estratégico entre os planos de negócio e de tecnologia de informação : um modelo operacional para a implementação

Alinhamento estratégico, aliado ao planejamento estratégico, é um importante instrumento de gestão. Por isso, novas abordagens para a operacionalização do alinhamento durante todas as etapas do processo de planejamento podem auxiliar o gerenciamento de topo em suas decisões e influir no desempenho organizacional. O objetivo deste estudo, de natureza exploratória, é conceber e desenvolver um modelo operacional de alinhamento estratégico para uso durante a etapa de implementação dos itens planejados, promovendo o ajuste contínuo entre as necessidades de negócio através do devido suporte da Tecnologia da Informação (TI), tendo por base a análise das contribuições dos estudos sobre metodologia de implementação de planos estratégicos. Os principais resultados encontrados mostram que as empresas estudadas estão promovendo o alinhamento estratégico entre negócios e TI com maior ou menor intensidade, mesmo que, em algumas etapas do processo de planejamento, isto seja realizado de forma empírica. Os resultados apontaram os elementos de alinhamento “metodologia” e “instrumentação da gestão” como principais promotores de alinhamento durante a etapa de implementação do processo de planejamento, responsáveis por grande parte do comprometimento dos participantes do processo e pelo atingimento das metas planejadas. A metodologia de acompanhamento da execução dos itens planejados consiste em reuniões freqüentes de alinhamento dos itens de negócio e de TI, para sincronização dos recursos e controle do atingimento das metas e objetivos, mantendo o foco dos objetivos de longo prazo. A operacionalidade da promoção do alinhamento depende da instrumentação dos executivos (CEO e CIO) com o apropriado conjunto informacional representativo do modelo de negócio e de gestão estratégica para acompanhamento da execução dos itens planejados e promoção dos ajustes necessários em tempo real.

Um Sistema de alertas inteligentes para ambientes de ensino na internet

A difusão da educação baseada na Web está trazendo uma série de mudanças nesta área. Uma dessas mudanças está na forma de como se avaliar as atividades dos alunos remotos, não só através de tarefas tradicionais como testes, mas verificando, em tempo-real, as ações dos alunos e assim possibilitando ao professor um acompanhamento mais completo das atividades dos estudantes. De acordo com os recursos computacionais existentes, a utilização de um Sistema de Alertas é a opção que melhor se adequa a estas finalidades, pois com este tipo de sistema é possível acompanhar as atividades dos alunos em cursos a distância. O objetivo deste trabalho é apresentar um Sistema de Alertas Inteligentes para apoio ao ensino, que detecta problemas nas atividades dos alunos em cursos na Web e realiza ações corretivas adequadas. Este sistema está parcialmente integrado ao ambiente Tapejara do Instituto de Informática da UFRGS – Sistemas Inteligentes de Ensino na Web - que consiste em um sistema de construção e acompanhamento de cursos disponibilizados via Internet. A principal característica do Sistema de Alertas Inteligentes é a busca de situações críticas como, por exemplo: aluno apresenta baixo desempenho nos exercícios, a estratégia de ensino não corresponde ao perfil do estudante, aluno não está comparecendo às atividades do curso, etc. Com isto, este sistema pode auxiliar o professor (tutor virtual) a ter um acompanhamento mais preciso sobre as atividades realizadas pelo estudante e assim, adaptar as aulas às características do aluno, sem, com isto, acarretar numa sobrecarga de trabalho.

Proposta de ferramenta para validação temporal em barramentos de campo

Sistemas de controle industriais precisam atender a requisitos temporais para garantir seu correto funcionamento, sendo por isto considerados sistemas tempo-real. Quando tais sistemas são distribuídos, tais como redes de sensores, atuadores e controladores interligados por barramentos de campo, a comunicação desempenha um papel importante no comportamento temporal. Este trabalho propõe uma ferramenta para validar o comportamento temporal da comunicação em um protocolo de barramento de campo, o Foundation Fieldbus. A proposta inclui a especificação de requisitos e a visualização da validação. Pretende-se auxiliar a compreensão do comportamento temporal e possibilitar a depuração de sistemas tempo-real distribuídos. O sistema desenvolvido encontra-se operacional e foi validado em diversos estudos de caso, os quais são descritos no presente trabalho.

Implementação de CRM em indústria petroquímica de 2ª geração e análise do nível de satisfação do cliente resultante

A competitividade das empresas apresenta forte ligação com a qualidade do relacionamento com o cliente. Para competir em tempo real é preciso dotar a empresa de meios que permitam conhecer e relacionar-se de forma cada vez mais eficiente com os clientes. O uso intensivo da tecnologia é fator que contribui para que o relacionamento com o cliente se torne mais efetivo. CRM (Customer Relationship Management) faz uso da tecnologia de informação com o objetivo de desenvolver e gerenciar relações entre empresas e seus clientes, de forma individualizada e mutuamente benéfica. O presente trabalho refere-se à implementação de um sistema CRM, abrangendo as etapas de seleção da solução de CRM, definição do organograma, cronograma e metodologia de trabalho, redesenho dos processos de atendimento ao cliente e configuração do software. Também é objeto deste trabalho a verificação do nível de satisfação do cliente resultante. O estudo foi desenvolvido junto a uma empresa do setor petroquímico, caso pioneiro de implantação de CRM no país, considerando o segmento de mercado em análise. O texto discute a relação existente entre um sistema de CRM e a satisfação do cliente, apresentando os resultados de uma pesquisa de satisfação aplicada aos clientes da empresa em estudo.

Impactos da aprendizagem organizacional nas práticas de auditoria interna : um estudo no Banco do Brasil

Diante de mercados globais, interligados em tempo real, as empresas se vêem diante do desafio de se tornarem mais flexíveis, centrarem-se em suas principais competências e, sobretudo, terem a capacidade de dar respostas rápidas e adequadas às mudanças, em um ambiente onde a tempestividade da resposta pode ditar o sucesso ou o fracasso de uma empresa. Nesse contexto, a auditoria interna, em razão do seu posicionamento estratégico e permeabilidade por toda a organização, pode contribuir mais efetivamente para a melhoria dos processos produtivos e de gestão das organizações, através de uma atuação diferenciada de seus auditores. Por sua vez, a aprendizagem organizacional, entendida como um processo de apropriação e geração de novos conhecimentos, voltado para a construção ou desenvolvimento de novas competências, pode potencializar o valor agregado dos trabalhos de auditoria. Dentro dessa perspectiva, a resolução coletiva de problemas, baseada nas constatações de auditoria, pode tornar-se um veículo eficaz para alavancar o processo de aprendizagem por toda a organização. O presente trabalho procura avaliar os impactos da difusão dos princípios e conceitos de aprendizagem organizacional nas práticas de trabalho dos auditores internos, através de uma estratégia focada na resolução coletiva de problemas, tomando como objeto de pesquisa o processo desenvolvido na área de auditoria interna do Banco do Brasil S.A. A pesquisa, qualitativa na sua essência e orientada pela Grounded Theory (Glaser & Strauss, 1967; Strauss & Corbin, 1990), abrangeu o acompanhamento de 30 eventos desenvolvidos no âmbito da unidade de pesquisa, desembocando em 34 fontes primárias, derivadas de relatos, relatórios, transcrição de vídeos e entrevistas, memorandos, etc. Como resultante, o trabalho apresenta e avalia os principais impactos verificados nas práticas de auditoria interna, bem como nas ações dos indivíduos participantes do processo. O estudo abrange, também, a identificação das principais barreiras para aprendizagem e das competências básicas requeridas para condução de um processo de aprendizagem organizacional dessa natureza.

Desenvolvimento de sistemas de automação industrial baseados em objetos distribuídos e no barramento CAN

Esta dissertação descreve uma arquitetura de suporte para a criação de sistemas de automação baseados em objetos distribuídos e no barramento CAN. Consiste basicamente da utilização de orientação a objetos para modelagem dos sistemas bem como sua implementação na forma de objetos autônomos. Os objetos são então distribuídos em uma rede de placas microcontroladas, as quais são utilizadas para o controle da planta, e PC's, os quais são utilizados para supervisão e monitoração. O suporte em tempo de execução para os objetos é dado por um sistema operacional que permite a sua implementação na forma de processos concorrentes, o qual, no caso das placas microcontroladas, é um sistema operacional do tipo embarcado. A comunica ção entre os objetos é realizada através de um protocolo publisher/subscriber desenvolvido para o barramento CAN que é suportado por uma biblioteca e elementos de comunicação especí cos. Este trabalho tem como objetivo apresentar alternativas aos sistemas de automação existentes atualmente, os quais baseiamse geralmente em dispositivos mestre/escravo e em comunicações do tipo ponto a ponto. Dessa forma, a arquitetura desenvolvida, apropriada para sistemas embarcados, visa facilitar a criação e dar suporte para sistemas de automação baseados em objetos distribuídos.

INFIMO : um toolkit para experimentos de intrusão de injetores de falhas

Técnicas de tolerância a falhas visam a aumentar a dependabilidade dos sistemas nos quais são empregadas. Entretanto, há necessidade de garantir a confiança na capacidade do sistema em fornecer o serviço especificado. A validação possui como objetivo propiciar essa garantia. Uma técnica de validação bastante utilizada é a injeção de falhas, que consiste na introdução controlada de falhas no sistema para observar seu comportamento. A técnica de injeção de falhas acelera a ocorrência de falhas em um sistema. Com isso, ao invés de esperar pela ocorrência espontânea das falhas, pode-se introduzi-las intencionalmente, controlando o tipo, a localização, o disparo e a duração das falhas. Injeção de falhas pode ser implementada por hardware, software ou simulação. Neste trabalho são enfocadas técnicas de injeção de falhas por software, desenvolvidas nos níveis da aplicação e do sistema operacional. O trabalho apresenta o problema da validação, através da injeção de falhas, de um protocolo de troca de pacotes. Enfoque especial é dado ao impacto resultante da inclusão de um módulo extra no protocolo, uma vez que o mesmo apresenta restrições temporais. O trabalho investiga alternativas de implementação de injetores de falhas por software que minimizem este impacto. Tais alternativas referem-se a localização do injetor de falhas no sistema, a forma de ativação das atividades do injetor de falhas e a operação de injeção de falhas em si. Um toolkit para experimentos de intrusão da injeção de falhas é apresentado. O alvo da injeção de falhas é um protocolo com característica tempo real. O toolkit desenvolvido, denominado INFIMO (INtrusiveless Fault Injector MOdule), visa a analisar, de forma experimental, a intrusão do injetor de falhas sobre o protocolo alvo. O INFIMO preocupa-se com protocolos com restrições temporais por esses constituírem um desafio sob o ponto de vista de injeção de falhas. O INFIMO suporta falhas de comunicação, as quais podem ocasionar a omissão de alguns pacotes. O INFIMO apresenta duas ferramentas de injeção de falhas: INFIMO_LIB, implementada no nível da aplicação e INFIMO_DBG implementada com auxílio de recursos do sistema operacional. Destacam-se ainda como contribuições do INFIMO a definição e a implementação do protocolo alvo para experimentos de injeção de falhas, o protocolo INFIMO_TAP. Além disso, o INFIMO apresenta métricas para avaliação da intrusão provocada pelo injetor de falhas no protocolo alvo.

Métodos para caracterização de desempenho de CPUs industriais

A caracterização de desempenho e uma atividade fundamental na area de controle industrial. Por se tratar, na maior parte das vezes, de aplicações de tempo real, a caracterização de desempenho torna-se ainda mais necessária e importante. Entretanto, atualmente não há nenhuma metodologia estabelecida para realizar esta caracterização. Não há nem mesmo um conjunto de parâmetros que devem ser avaliados em um equipamento de controle utilizado em processos industriais. Para tentar suprir esta carência, este trabalho apresenta uma proposta de métricas e workloads para serem utilizados na avaliação de desempenho de sistemas de controle baseados em CLPs e CPUs Industriais. O processo de avaliação de desempenho e discutido em todas as etapas, desde o estudo da aplicação at e a execução dos passos de caracterização de desempenho. Para ilustrar a aplicação das métricas, técnicas e procedimentos propostos, são avaliadas três CPUs Industriais, e os resultados s~ao apresentados ao nal do trabalho. Espera-se assim estar contribuindo para o estabelecimento de uma metodologia padronizada para avaliação de desempenho de equipamentos de controle industrial.