Geração de sistemas supervisórios a partir de modelos orientados a objetos

Este trabalho aborda o tema da geração de sistemas supervisórios a partir de modelos orientados a objetos. A motivação para realização do trabalho surgiu com o estudo de sistemas supervisórios e de ferramentas de suporte à modelagem de sistemas usando orientação a objetos. Notou-se que nos primeiros, apesar de possuírem como principal objetivo a visualização de estados e grandezas físicas relacionadas a componentes de plantas industriais (nível de um tanque, temperatura de um gás, por exemplo), os modelos computacionais utilizados baseiam-se em estruturas de dados não hierárquicas, nas quais variáveis de contexto global e não encapsuladas, as chamadas “tags”, são associadas às grandezas físicas a serem visualizadas. Modelos orientados a objeto, por outro lado, constituem uma excelente proposta para a criação de modelos computacionais nos quais a estrutura e semântica dos elementos de modelagem é bastante próxima a de sistemas físicos reais, facilitando a construção e compreensão dos modelos. Assim sendo, a proposta desenvolvida neste trabalho busca agregar as vantagens do uso de orientação a objetos, com conceitos existentes em sistemas supervisórios, a fim de obter-se ferramentas que melhor auxiliem o desenvolvimento de aplicações complexas. Classes e suas instâncias são usadas para modelagem de componentes da planta industrial a ser analisada. Seus atributos e estados são associados às grandezas físicas a serem visualizadas. Diferentes formas de visualização são associadas às classes, aumentando assim o reuso e facilitando o desenvolvimento de sistemas supervisórios de aplicações complexas. A proposta conceitual desenvolvida foi implementada experimentalmente como uma extensão à ferramenta SIMOO-RT, tendo sido denominada de “Supervisory Designer”. A ferramenta desenvolvida estende o modelo de objetos e classes de SIMOO-RT, permitindo a adição de informações específicas para supervisão – tais como as definições de limites para os atributos. A ferramenta foi validada através do desenvolvimento de estudos de casos de aplicações industriais reais, tendo demonstrado diversas vantagens quando comparada com o uso de ferramentas para construção de sistemas supervisórios disponíveis comercialmente).

Construção de um ambiente de desenvolvimento de software baseado em um sistema de gerência de workflow e outros produtos comerciais

Este trabalho apresenta uma arquitetura para Ambientes de Desenvolvimento de Software (ADS). Esta arquitetura é baseada em produtos comerciais de prateleira (COTS), principalmente em um Sistema de Gerência de Workflow – SGW (Microsoft Exchange 2000 Server – E2K) - e tem como plataforma de funcionamento a Internet, integrando também algumas ferramentas que fazem parte do grande conjunto de aplicativos que é utilizado no processo de desenvolvimento de software. O desenvolvimento de um protótipo (WOSDIE – WOrkflow-based Software Development Integrated Environment) baseado na arquitetura apresentada é descrito em detalhes, mostrando as etapas de construção, funções implementadas e dispositivos necessários para a integração de um SGW, ferramentas de desenvolvimento, banco de dados (WSS – Web Storage System) e outros, para a construção de um ADS. O processo de software aplicado no WOSDIE foi extraído do RUP (Rational Unified Process – Processo Unificado Rational). Este processo foi modelado na ferramenta Workflow Designer, que permite a modelagem dos processos de workflow dentro do E2K. A ativação de ferramentas a partir de um navegador Web e o armazenamento dos artefatos produzidos em um projeto de software também são abordados. O E2K faz o monitoramento dos eventos que ocorrem dentro do ambiente WOSDIE, definindo, a partir das condições modeladas no Workflow Designer, quais atividades devem ser iniciadas após o término de alguma atividade anterior e quem é o responsável pela execução destas novas atividades (assinalamento de atividades). A arquitetura proposta e o protótipo WOSDIE são avaliados segundo alguns critérios retirados de vários trabalhos. Estas avaliações mostram em mais detalhes as características da arquitetura proposta e proporcionam uma descrição das vantagens e problemas associados ao WOSDIE.

Um sistema informacional e perceptivo de seleção de materiais com enfoque no design de calçados

O presente trabalho decorre da importânciada Seleção dos Materiais no Design de produtos como um fator tecnológico para a inovação e minimização de falhas de projetos. Assim, a investigação dos fatores importantes para a determinação dos seus requisitos ou objetivos torna-se primordial para se estabelecer uma seleção adequada na proposta, buscando determinar o grau de satisfação do consumidor através do atendimento às variáveis objetivas e subjetivas dos projetos que foram abordadas neste estudo. Em função do grande número de diferentes materiais existentes, este processo apresenta-se de forma complexa. Desse modo, a investigação realizada, sobre os diferentes meios de interpretação dos materiais, direcionou a pesquisa à abordagem do estudo de caso de uma Materioteca, referenciandoum sistema de seleção de materiais, onde a inclusão das variáveis subjetivas no processo vem determinar vantagens, estimulando a percepção tátil e visual do projetista. A grande participação conjunta e simultânea do Design e da Engenharia, buscando atrelar aspectos estéticos e subjetivos às viabilidades técnicas e produtivas, foram identificadas neste sistema, onde a avaliação da forma, da textura, da funcionalidade, da durabilidade, da sustentabilidade, do conceito, entre outros itens, apontam para a obtenção de novos requisitos com elevado grau de prioridade. Assim, pode-se dizer que o reconhecimento dos valores subjetivos (percepção) dos materiais, uma vez adaptados em projetos, agregam maior valor ao produto resultante, instigando o Designer a cada vez mais confrontar novos quesitos no momento da projetação, reforçando a potencialidade conceitual expressiva contida nos objetos de consumo, como, por exemplo, a marca do produto e o status social que este possa agregar, baseados na forma de pensar e na maneira de viver do consumidor, em função de suas percepções, com base nos principais órgãos dos sentidos. Em suma, os resultados obtidos neste estudo podem ser utilizados em diversas áreas do Design e da Engenharia, agregando-secomo uma ferramenta na orientação de projetos do setor calçadista.

A Framework supporting collaboration on the distributed design of integrated systems

The work described in this thesis aims to support the distributed design of integrated systems and considers specifically the need for collaborative interaction among designers. Particular emphasis was given to issues which were only marginally considered in previous approaches, such as the abstraction of the distribution of design automation resources over the network, the possibility of both synchronous and asynchronous interaction among designers and the support for extensible design data models. Such issues demand a rather complex software infrastructure, as possible solutions must encompass a wide range of software modules: from user interfaces to middleware to databases. To build such structure, several engineering techniques were employed and some original solutions were devised. The core of the proposed solution is based in the joint application of two homonymic technologies: CAD Frameworks and object-oriented frameworks. The former concept was coined in the late 80's within the electronic design automation community and comprehends a layered software environment which aims to support CAD tool developers, CAD administrators/integrators and designers. The latter, developed during the last decade by the software engineering community, is a software architecture model to build extensible and reusable object-oriented software subsystems. In this work, we proposed to create an object-oriented framework which includes extensible sets of design data primitives and design tool building blocks. Such object-oriented framework is included within a CAD Framework, where it plays important roles on typical CAD Framework services such as design data representation and management, versioning, user interfaces, design management and tool integration. The implemented CAD Framework - named Cave2 - followed the classical layered architecture presented by Barnes, Harrison, Newton and Spickelmier, but the possibilities granted by the use of the object-oriented framework foundations allowed a series of improvements which were not available in previous approaches: - object-oriented frameworks are extensible by design, thus this should be also true regarding the implemented sets of design data primitives and design tool building blocks. This means that both the design representation model and the software modules dealing with it can be upgraded or adapted to a particular design methodology, and that such extensions and adaptations will still inherit the architectural and functional aspects implemented in the object-oriented framework foundation; - the design semantics and the design visualization are both part of the object-oriented framework, but in clearly separated models. This allows for different visualization strategies for a given design data set, which gives collaborating parties the flexibility to choose individual visualization settings; - the control of the consistency between semantics and visualization - a particularly important issue in a design environment with multiple views of a single design - is also included in the foundations of the object-oriented framework. Such mechanism is generic enough to be also used by further extensions of the design data model, as it is based on the inversion of control between view and semantics. The view receives the user input and propagates such event to the semantic model, which evaluates if a state change is possible. If positive, it triggers the change of state of both semantics and view. Our approach took advantage of such inversion of control and included an layer between semantics and view to take into account the possibility of multi-view consistency; - to optimize the consistency control mechanism between views and semantics, we propose an event-based approach that captures each discrete interaction of a designer with his/her respective design views. The information about each interaction is encapsulated inside an event object, which may be propagated to the design semantics - and thus to other possible views - according to the consistency policy which is being used. Furthermore, the use of event pools allows for a late synchronization between view and semantics in case of unavailability of a network connection between them; - the use of proxy objects raised significantly the abstraction of the integration of design automation resources, as either remote or local tools and services are accessed through method calls in a local object. The connection to remote tools and services using a look-up protocol also abstracted completely the network location of such resources, allowing for resource addition and removal during runtime; - the implemented CAD Framework is completely based on Java technology, so it relies on the Java Virtual Machine as the layer which grants the independence between the CAD Framework and the operating system. All such improvements contributed to a higher abstraction on the distribution of design automation resources and also introduced a new paradigm for the remote interaction between designers. The resulting CAD Framework is able to support fine-grained collaboration based on events, so every single design update performed by a designer can be propagated to the rest of the design team regardless of their location in the distributed environment. This can increase the group awareness and allow a richer transfer of experiences among them, improving significantly the collaboration potential when compared to previously proposed file-based or record-based approaches. Three different case studies were conducted to validate the proposed approach, each one focusing one a subset of the contributions of this thesis. The first one uses the proxy-based resource distribution architecture to implement a prototyping platform using reconfigurable hardware modules. The second one extends the foundations of the implemented object-oriented framework to support interface-based design. Such extensions - design representation primitives and tool blocks - are used to implement a design entry tool named IBlaDe, which allows the collaborative creation of functional and structural models of integrated systems. The third case study regards the possibility of integration of multimedia metadata to the design data model. Such possibility is explored in the frame of an online educational and training platform.