Sistema supervisório para poços de petróleo baseados no método de elevação artificial Plunger Lift

The several existing methods for oil artificial lifting and the variety of automation equipment for these methods many times lead the supervisory systems to be dedicated to a unique method and/or to a unique manufacturer. To avoid this problem, it has been developed the supervisory system named SISAL, conceived to supervise wells with different lifting methods and different automation equipments. The SISAL system is working in several Brazilian states but, nowadays, it is only supervising rod pump-based wells. The objective of this work is the development of a supervision module to the plunger lift artificial lift method. The module will have the same characteristics of working with automation hardware of many manufacturers. The module will be integrated to the SISAL system, incorporating the capacity to supervise the plunger lift artificial lift method.

Uma arquitetura para sistemas supervisórios industriais e sua aplicação em processos de elevação artificial de petróleo

The using of supervision systems has become more and more essential in accessing, managing and obtaining data of industrial processes, because of constant and frequent developments in industrial automation. These supervisory systems (SCADA) have been widely used in many industrial environments to store process data and to control the processes in accordance with some adopted strategy. The SCADA s control hardware is the set of equipments that execute this work. The SCADA s supervision software accesses process data through the control hardware and shows them to the users. Currently, many industrial systems adopt supervision softwares developed by the same manufacturer of the control hardware. Usually, these softwares cannot be used with other equipments made by distinct manufacturers. This work proposes an approach for developing supervisory systems able to access process information through different control hardwares. An architecture for supervisory systems is first defined, in order to guarantee efficiency in communication and data exchange. Then, the architecture is applied in a supervisory system to monitor oil wells that use distinct control hardwares. The implementation was modeled and verified by using the formal method of the Petri networks. Finally, experimental results are presented to demonstrate the applicability of the proposed solution

Geração automática de código para microcontroladores aplicada a um ambiente de co-projeto de hardware e software

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Diseño, construcción y control de un robot doméstico para asistencia y entrenamiento de la movilidad

Esta tesis presenta el diseño conceptual, el análisis y la planificación de movimientos de un robot de asistencia domestica. El objetivo de este robot es ayudar a personas con problemas de movilidad, las cuales les impiden tener una vida independiente. Se realiza una investigación para identificar las principales necesidades de ayuda técnica y una revisión del estado del arte de robots de asistencia y rehabilitación. Esta información es empleada durante el proceso del diseño conceptual para establecer los objetivos del diseño identificar y las soluciones previamente propuestas. Posteriormente, se presenta la propuesta de un robot asistente para la marcha y el levantado de la posición de sentado, cuyo diseño permite al usuario realizar sus actividades de la vida diaria. Para evaluar diversos aspectos del concepto se desarrollo un prototipo a escala. Este prototipo fue útil para establecer la arquitectura de control del robot y probar el principio de funcionamiento de diversos elementos del concepto. Se propone la manera de controlar la ejecución de tareas y de navegación del robot, se simula y se analiza a través de las redes de Petri, se implementa y se prueba en el prototipo a escala. Se desarrollo el modelado dinámico y cinemático del robot. Se propone una relación entre la cinemática del movimiento de levantado normal de una persona y la cinemática del robot para generar las trayectorias a ejecutar por los actuadores. Mediante una herramienta de simulación se realizo un estudio de las fuerzas internas que se llevan a cabo en el usuario y en el robot durante la tarea de levantado. En este punto, se analizo la capacidad del robot para minimizar la fuerza que se ejerce en las articulaciones en la persona.

Colaboração e cooperação entre sistemas produtivos dispersos de empresas virtuais.

No mercado global e digital, as empresas são desafiadas a encontrar caminhos inovadores para atender o aumento da pressão -competitiva. A competição é uma das formas de interação das organizações, além da colaboração e da cooperação. A cooperação e a colaboração apresentam formas de produzir conjuntamente aumentando o potencial de atendimento das empresas. Os desafios mais encontrados no mercado são: reduzir os custos, sempre assegurar qualidade e personalizar os produtos e serviços. Um fenômeno de negócios comum hoje é a terceirização da manufatura e da logística para fornecedores domésticos e estrangeiros e provedores de serviços. Essa terceirização provoca, intrinsecamente, um espalhamento geográfico da produção em novos centros que oferecem vantagens nos recursos energéticos, matérias primas e centros de produção de conhecimento. Essa terceirização pode ser realizada também nas formas de colaboração e cooperação. Para isso, as empresas necessitam estabelecer uma forma de confiança entre si. No conceito de empresa virtual, a confiança é amplamente discutida para atingir uma colaboração e/ou cooperação entre empresas. O objetivo deste trabalho é propor e modelar uma ferramenta que atenda as necessidades das empresas para colaboração e/ou cooperação entre elas, considerando suas necessidades de confiança. As empresas aqui são vistas como sistemas produtivos, com suas camadas de gerenciamento de negócios, de acordo com o padrão ANSI/ISA 95. Além disso, um tipo de interpretação da rede de Petri, chamada de rede de Petri produtiva é introduzida como ferramenta para descrever o processo produtivo realizado pelas empresas na forma de workflow. A modelagem dessa arquitetura do sistema produtivo utiliza técnicas de sistemas distribuídos, como a arquitetura orientada a serviços. Além disso, um dos enfoques é das necessidades para o desenvolvimento de novos produtos, que envolve o desafio de personalização. Testes foram realizados para avaliar a proposta de workflow com pessoas de diferentes níveis de conhecimento sobre os processos, sejam de manufatura, sejam de outras áreas. Já a arquitetura proposta foi submetida a um estudo analítico das hipóteses levantadas no ambiente colaborativo.

Modelação e análise de um sistema flexível de produção

A modelação dos sistemas industriais apresenta para as organizações uma vantagem estratégica no domínio do estudo dos seus processos produtivos. Através da modelação será possível aumentar o conhecimento sobre os sistemas podendo permitir, quando possível, melhorias na gestão e planeamento da produção. Este conhecimento poderá permitir também um aumento da eficiência dos processos produtivos, através da melhoria ou eliminação das principais perdas detetadas no processo. Este trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento e validação de uma ferramenta de modelação, previsão e análise para sistemas produtivos industriais, tendo em vista o aumento do conhecimento sobre estes. Para a execução e desenvolvimento deste trabalho, foram utilizadas e desenvolvidas várias ferramentas, conceitos, metodologias e fundamentos teóricos conhecidos da bibliografia, como OEE (Overall Equipment Effectiveness), RdP (Redes de Petri), Séries Temporais, Kmeans, ou SPC (Statistical Process Control). A ferramenta de modelação, previsão e análise desenvolvida e descrita neste trabalho, mostrou-se capaz de auxiliar na deteção e interpretação das causas que influenciam os resultados do sistema produtivo e originam perdas, demonstrando as vantagens esperadas. Estes resultados foram baseados em dados reais de um sistema produtivo.

Sistema supervisório para poços de petróleo baseados no método de elevação artificial Plunger Lift

The several existing methods for oil artificial lifting and the variety of automation equipment for these methods many times lead the supervisory systems to be dedicated to a unique method and/or to a unique manufacturer. To avoid this problem, it has been developed the supervisory system named SISAL, conceived to supervise wells with different lifting methods and different automation equipments. The SISAL system is working in several Brazilian states but, nowadays, it is only supervising rod pump-based wells. The objective of this work is the development of a supervision module to the plunger lift artificial lift method. The module will have the same characteristics of working with automation hardware of many manufacturers. The module will be integrated to the SISAL system, incorporating the capacity to supervise the plunger lift artificial lift method.

Using coloured petri nets to simulate DoS-resistant protocols

In this work, we examine unbalanced computation between an initiator and a responder that leads to resource exhaustion attacks in key exchange protocols. We construct models for two cryp-tographic protocols; one is the well-known Internet protocol named Secure Socket Layer (SSL) protocol, and the other one is the Host Identity Protocol (HIP) which has built-in DoS-resistant mechanisms. To examine such protocols, we develop a formal framework based on Timed Coloured Petri Nets (Timed CPNs) and use a simulation approach provided in CPN Tools to achieve a formal analysis. By adopting the key idea of Meadows' cost-based framework and re¯ning the de¯nition of operational costs during the protocol execution, our simulation provides an accurate cost estimate of protocol execution compar- ing among principals, as well as the percentage of successful connections from legitimate users, under four di®erent strategies of DoS attack.

Bottlenecks detection of track allocation schemes at rail stations by Petri nets

Robustness of the track allocation problem is rarely addressed in literatures and the obtained track allocation schemes (TAS) embody some bottlenecks. Therefore, an approach to detect bottlenecks is needed to support local optimization. First a TAS is transformed to an executable model by Petri nets. Then disturbances analysis is performed using the model and the indicators of the total trains' departure delays are collected to detect bottlenecks when each train suffers a disturbance. Finally, the results of the tests based on a rail hub linking six lines and a TAS about thirty minutes show that the minimum buffer time is 21 seconds and there are two bottlenecks where the buffer times are 57 and 44 seconds respectively, and it indicates that the bottlenecks do not certainly locate at the area where there is minimum buffer time. The proposed approach can further support selection of multi schemes and robustness optimization.

Petri net modeling of spatial and temporal constraints in track allocation problem at railway stations

The track allocation problem (TAP) at a multi-track, multi-platform mainline railway station is defined by the station track layout and service timetable, which implies combinations of spatial and temporal conflicts. Feasible solutions are available from either traditional planning or advanced intelligent searching methods and their evaluations with respect to operational requirements are essential for the operators. To facilitate thorough analysis, a timed Coloured Petri Nets (CPN) model is presented here to encapsulate the inter-relationships of the spatial and temporal constraints in the TAP.

Designing a workflow system using coloured petri nets

Traditional workflow systems focus on providing support for the control-flow perspective of a business process, with other aspects such as data management and work distribution receiving markedly less attention. A guide to desirable workflow characteristics is provided by the well-known workflow patterns which are derived from a comprehensive survey of contemporary tools and modelling formalisms. In this paper we describe the approach taken to designing the newYAWL workflow system, an offering that aims to provide comprehensive support for the control-flow, data and resource perspectives based on the workflow patterns. The semantics of the newYAWL workflow language are based on Coloured Petri Nets thus facilitating the direct enactment and analysis of processes described in terms of newYAWL language constructs. As part of this discussion, we explain how the operational semantics for each of the language elements are embodied in the newYAWL system and indicate the facilities required to support them in an operational environment. We also review the experiences associated with developing a complete operational design for an offering of this scale using formal techniques.

Analysis of Object-Specific Authorization Protocol (OSAP) using coloured petri nets - Version 1.0

Analyzing security protocols is an ongoing research in the last years. Different types of tools are developed to make the analysis process more precise, fast and easy. These tools consider security protocols as black boxes that can not easily be composed. It is difficult or impossible to do a low-level analysis or combine different tools with each other using these tools. This research uses Coloured Petri Nets (CPN) to analyze OSAP trusted computing protocol. The OSAP protocol is modeled in different levels and it is analyzed using state space method. The produced model can be combined with other trusted computing protocols in future works.