Proposta e implementação de uma máquina de workflow para o Projeto CEMT

Este trabalho apresenta um protótipo de uma máquina de workflow, de uso geral, implementado em plataforma de software livre. O protótipo utiliza um servidor web com PHP, em sistema operacional Linux, alguns programas desenvolvidos em C e o banco de dados MySql. O projeto CEMT demanda o uso da tecnologia de workflow, com o objetivo de controlar a execução de cursos a distância. Antes de ser iniciado o desenvolvimento do protótipo, foi feito um estudo sobre algumas máquinas de workflow existentes, com o objetivo de encontrar alguma que tivesse licença livre e pudesse ser utilizada no projeto CEMT, ou colher subsídios para o desenvolvimento de uma máquina de workflow própria. Foram testadas duas máquinas de workflow de licença livre (Openflow e OFBIZ), uma máquina com cópia de demonstração (Reactor) e foram consultadas as documentações fornecidas pelos fabricantes. Além disso foi consultada também a documentação do Domino Workflow, que não disponibilizou cópia de avaliação e cuja licença não é livre. Um dos requisitos do protótipo é a compatibilidade com os padrões de interface recomendados pela WfMC. Esses padrões permitem a interoperabilidade entre softwares de workflow. O primeiro benefício da adoção desses padrões é a interação com o editor gráfico de workflow AW (Amaya Workflow), desenvolvido no Instituto de Informática da UFRGS. Este editor gera definições de processos de workflow no formato da linguagem XPDL (XML Process Definition Language), que alimentam a máquina de workflow. O esquema XPDL foi traduzido para um esquema de banco de dados relacional e foi desenvolvido um compilador que lê um arquivo no formato XPDL e gera comandos SQL de inserção das informações desse arquivo no banco de dados. Foi desenvolvida uma interface web para demonstrar o funcionamento do protótipo. A API definida na Interface 2 da WfMC foi implementada parcialmente. Essa API permite o desenvolvimento independente de outras interfaces de usuário. Foram propostas algumas extensões à Interface 1 e modificações na definição de estados recomendada pela Interface 2 da WfMC. Com isso foi possível aumentar o controle sobre a execução das instâncias de workflow. Foram incluídas as restrições de data e possibilidade de bloqueio na execução de instâncias de atividades. Outras extensões possibilitam um serviço de notificações e atividades em grupo e oferecem novas possibilidades de alocação de atividades. O funcionamento básico do protótipo é descrito e inclui as funcionalidades de carga da definição de processo, instanciação de processo, visualização da lista de trabalho e execução das atividades, entre outras.

Estudo e análise de desempenho da antecipação de tarefas em sistemas gerenciadores de workflow

Sistemas Gerenciadores de Workflow (SGWf) têm atraído muita atenção nos últimos anos, por serem baseados em um modelo simples que permite definir, executar e monitorar a execução de processos. Mas este esquema é um tanto quanto rígido e inflexível, apresentando alguns problemas quando da necessidade de sua utilização no controle de processos com características cooperativas, em que o comportamento humano deve ser levado em conta. Este tipo de processo deve apresentar uma certa flexibilidade de forma a possibilitar a troca de resultados entre tarefas, acabando com a dependência fim-início existente entre tarefas seqüenciais nos SGWfs tradicionais. A fim de possibilitar este tipo de comportamento, surge a antecipação de tarefas, que tem por objetivo oferecer meios de flexibilizar o fluxo de controle e o fluxo de dados para permitir que tarefas possam ser disparadas antes mesmo da conclusão de suas antecessoras. A antecipação implica no aumento da cooperação entre tarefas e em melhor desempenho com relação ao tempo de execução dos processos. O aumento na cooperação está relacionado diretamente à troca de resultados, permitindo que duas ou mais tarefas trabalhem sobre instâncias de um determinado dado que ainda está sendo produzido. O melhor desempenho deve-se ao paralelismo (parcial) criado entre tarefas que deveriam executar de maneira estritamente seqüencial, devido ao disparo das tarefas antes do previsto. Este trabalho então, apresenta um estudo das abordagens de flexibilização de SGWfs, visando encontrar maneiras de prover antecipação de tarefas. O principal objetivo do trabalho é verificar a melhoria de desempenho em termos de tempo de execução dos processos que se pode obter utilizando a antecipação de tarefas Para tal, foi desenvolvido um simulador que suporta a antecipação de tarefas e foram conduzidas simulações, que mostraram os ganhos e alguns padrões de comportamento da utilização da antecipação de tarefas. Para possibilitar o uso da antecipação em processos reais foram realizadas alterações na ferramenta de definição de processos Amaya Workflow e na máquina de workflow do projeto CEMT.

Desenvolvimento de workflow para administração pública em ambientes corporativos de engenharia de software

A demanda por aplicações de workflow tem crescido rapidamente. Por um lado há uma evolução em ambientes com plataformas de sistemas maduras e disseminadas, por outro, processos de redesenho administrativo têm contribuído no aumento desta demanda. Apesar disto, profissionais de TI ainda encontram alguns problemas, e por isto, têm se aproximado de workflow com receio. Na administração pública de Porto Alegre, a otimização dos processos organizacionais de atendimento às demandas individuais dos cidadãos - que geram um registro em papel que constitui o que se denomina processo administrativo ou expediente, ou seja, um volume físico de papéis tramitando manualmente pelas estruturas que atuam no atendimento da demanda - redundou no emprego de ferramentas de automação para introduzir maior produtividade e eficiência na mudança dos métodos de trabalho. Mas alguns problemas se destacaram quando foi iniciado o desenvolvimento de aplicações de automação de processos. Uma face deles se mostrou em problemas conceituais que vão desde a confusão entre workflow e outras áreas, como BPR ou GED, à falta de domínio sobre as abstrações fundamentais na elicitação de workflow. Outra face se mostrou nos WMS, verdadeiros ambientes proprietários, fechados e pesados, de difícil utilização e pouco flexíveis para os desenvolvedores utilizarem em seu ambiente. Finalmente, outro problema foi a integração de aplicações de workflow com sistemas de informação, buscando informações e eventos em aplicações legadas, algumas existentes por décadas. Frente a isto, este trabalho aborda a produção de workflow sob a ótica dos desenvolvedores - analistas, projetistas e programadores - que necessitam criar aplicações corporativas em seus ambientes de Engenharia de Software. Neste cenário, a linha divisória entre a elaboração de uma aplicação de workflow e um sistema de informação se torna tênue, e compreender os aspectos envolvidos, dominá-los e utilizá-los neste ambiente é primordial para o sucesso e disseminação de aplicações de automação de processos. Este trabalho propõe uma extensão do Diagrama de Atividades da UML para modelar e elicitar o controle de atividades, a criação de um motor de workflow para executar a máquina de estados do Diagrama de Atividades, a ser utilizado como componente na arquitetura das aplicações. A utilização do motor de workflow e do Diagrama de Atividades estendido são apresentados num case de automação de um processo da Secretaria do Planejamento Municipal da Prefeitura Municipal de Porto Alegre que atende a solicitações diretas dos cidadãos.

Workflow de autoria de cursos para educação a distância com suporte à cooperação

As exigências sociais atuais levam ao repensar das ações educacionais, evidenciando a Educação a Distância (EAD). Esta modalidade de educação, embasada por concepções pedagógicas consistentes e associada às tecnologias de informática e comunicação, é capaz de alavancar novos modelos rompendo com os já estabelecidos. As tecnologias de workflow se apresentam como uma alternativa à modelagem de cursos para EAD. Um workflow permite organizar e descrever todo o processo que está sendo modelado, a partir de suas atividades. Da mesma forma modelos de construção de cursos para EAD sugerem a separação do processo em etapas compostas por atividades. A autoria destes cursos acontece por meio de equipes multidisciplinares atuando em trabalho cooperativo. A cooperação na equipe de autoria é fundamentada pelos requerimentos de apoio à sua efetividade, de acordo com os comportamentos e funcionalidades cooperativas. No trabalho de Sizilio é sugerida a utilização de um workflow para guiar as atividades de autoria de um curso para EAD. Note-se que o workflow de autoria proposto por Sizilio considera apenas um autor para a construção do curso, não contemplando a autoria feita por uma equipe de autores desempenhando um trabalho cooperativo. O objetivo desta dissertação é especificar um workflow de autoria de cursos para EAD com suporte à cooperação, a partir do workflow de Sizilio. Este workflow constitui um modelo formal de construção cooperativa de cursos nesta modalidade educacional. O trabalho apresenta, além da proposta do workflow de autoria de cursos para EAD com suporte à cooperação, fundamentos e particularidades da EAD sob a ótica da autoria de cursos. Analisa, ainda, a cooperação vislumbrando as equipes de autoria em trabalho cooperativo e a tecnologia de modelagem de workflow aplicada a cursos de EAD. A análise de viabilidade do workflow proposto e do suporte oferecido ao desenvolvimento cooperativo de um curso foi feita através de estudo de caso real, sendo apresentados os comentários do grupo envolvido na autoria do curso.

DEMO models based automatic workflow process generation

Nowadays, more than half of the computer development projects fail to meet the final users' expectations. One of the main causes is insufficient knowledge about the organization of the enterprise to be supported by the respective information system. The DEMO methodology (Design and Engineering Methodology for Organizations) has been proved as a well-defined method to specify, through models and diagrams, the essence of any organization at a high level of abstraction. However, this methodology is platform implementation independent, lacking the possibility of saving and propagating possible changes from the organization models to the implemented software, in a runtime environment. The Universal Enterprise Adaptive Object Model (UEAOM) is a conceptual schema being used as a basis for a wiki system, to allow the modeling of any organization, independent of its implementation, as well as the previously mentioned change propagation in a runtime environment. Based on DEMO and UEAOM, this project aims to develop efficient and standardized methods, to enable an automatic conversion of DEMO Ontological Models, based on UEAOM specification into BPMN (Business Process Model and Notation) models of processes, using clear semantics, without ambiguities, in order to facilitate the creation of processes, almost ready for being executed on workflow systems that support BPMN.

Applying DEMO to model and automate a process in a workflow system: a case study in a city hall

Organizations are Complex systems. A conceptual model of the enterprise is needed that is: coherent the distinguished aspect models constitute a logical and truly integral comprehensive all relevant issues are covered consistent the aspect models are free from contradictions or irregularities concise no superfluous matters are contained in it essential it shows only the essence of the enterprise, i.e., the model abstracts from all realization and implementation issues. The world is in great need for transparency about the operation of all the systems we daily work with, ranging from the domestic appliances to the big societal institutions. In this context the field of enterprise ontology has emerged with the aim to create models that help to understand the essence of the construction and operation of complete systems; more specifically, of enterprises. Enterprise ontology arises in the way to look through the distracting and confusing appearance of an enterprise right into its deep kernel. This, from the perspective of the system designer gives him the tools needed to design a successful system in a way that’s reflects the desires and needs of the workers of the enterprise. This project’s context is the use of DEMO (Design and Engineering Methodology for Organizations) for (re)designing or (re)engineering of an enterprise, namely a process of the construction department of a city hall, the lack of a well-founded theory about the construction and operation of this processes that was the motivation behind this work. The purpose of studying applying the DEMO theory and method was to optimize the process, automating it as much as possible, while reducing paper and time spent between tasks and provide a better service to the citizens.

Multi-population genetic algorithm to solve the synchronized and integrated two-level lot sizing and scheduling problem

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Binary integer programming formulations for scheduling in market-driven foundries

This paper describes the development and solution of binary integer formulations for production scheduling problems in market-driven foundries. This industrial sector is comprised of small and mid-sized companies with little or no automation, working with diversified production, involving several different metal alloy specifications in small tailor-made product lots. The characteristics and constraints involved in a typical production environment at these industries challenge the formulation of mathematical programming models that can be computationally solved when considering real applications. However, despite the interest on the part of these industries in counting on effective methods for production scheduling, there are few studies available on the subject. The computational tests prove the robustness and feasibility of proposed models in situations analogous to those found in production scheduling at the analyzed industrial sector. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Combined Pool/Bilateral Short-Term Hydrothermal Scheduling Model for Day-Ahead Energy Markets

This paper proposes a combined pool/bilateral short term hydrothermal scheduling model (PDC) for the context of the day-ahead energy markets. Some innovative aspects are introduced in the model, such as: i) the hydraulic generation is optimized through the opportunity cost function proposed; ii) there is no decoupling between physical and commercial dispatches, as is the case today in Brazil; iii) interrelationships between pool and bilateral markets are represented through a single optimization problem; iv) risk exposures related to future deficits are intrinsically mitigated; v) the model calculates spot prices in an hourly basis and the results show a coherent correlation between hydrological conditions and calculated prices. The proposed PDC model is solved by a primal-dual interior point method and is evaluated by simulations involving a test system. The results are focused on sensitivity analyses involving the parameters of the model, in such a way to emphasize its main modeling aspects. The results show that the proposed PDC provides a conceptual means for short term price formation for hydrothermal systems.

Interior point method for long-term generation scheduling of large-scale hydrothermal systems

This paper presents an interior point method for the long-term generation scheduling of large-scale hydrothermal systems. The problem is formulated as a nonlinear programming one due to the nonlinear representation of hydropower production and thermal fuel cost functions. Sparsity exploitation techniques and an heuristic procedure for computing the interior point method search directions have been developed. Numerical tests in case studies with systems of different dimensions and inflow scenarios have been carried out in order to evaluate the proposed method. Three systems were tested, with the largest being the Brazilian hydropower system with 74 hydro plants distributed in several cascades. Results show that the proposed method is an efficient and robust tool for solving the long-term generation scheduling problem.

Short term hydroelectric scheduling combining network flow and interior point approaches

In this paper, short term hydroelectric scheduling is formulated as a network flow optimization model and solved by interior point methods. The primal-dual and predictor-corrector versions of such interior point methods are developed and the resulting matrix structure is explored. This structure leads to very fast iterations since it avoids computation and factorization of impedance matrices. For each time interval, the linear algebra reduces to the solution of two linear systems, either to the number of buses or to the number of independent loops. Either matrix is invariant and can be factored off-line. As a consequence of such matrix manipulations, a linear system which changes at each iteration has to be solved, although its size is reduced to the number of generating units and is not a function of time intervals. These methods were applied to IEEE and Brazilian power systems, and numerical results were obtained using a MATLAB implementation. Both interior point methods proved to be robust and achieved fast convergence for all instances tested. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Joint rolling-horizon scheduling of materials processing and lot-sizing with sequence-dependent setups

A lot sizing and scheduling problem from a foundry is considered in which key materials are produced and then transformed into many products on a single machine. A mixed integer programming (MIP) model is developed, taking into account sequence-dependent setup costs and times, and then adapted for rolling horizon use. A relax-and-fix (RF) solution heuristic is proposed and computationally tested against a high-performance MIP solver. Three variants of local search are also developed to improve the RF method and tested. Finally the solutions are compared with those currently practiced at the foundry.

Stochastic scheduling - A flow shop no wait application and solutions

Minimizing the makespan of a flow-shop no-wait (FSNW) schedule where the processing times are randomly distributed is an important NP-Complete Combinatorial Optimization Problem. In spite of this, it can be found only in very few papers in the literature. By considering the Start Interval Concept, this problem can be formulated, in a practical way, in function of the probability of the success in preserve FSNW constraints for all tasks execution. With this formulation, for the particular case with 3 machines, this paper presents different heuristics solutions: by integrating local optimization steps with insertion procedures and by using genetic algorithms for search the solution space. Computational results and performance evaluations are commented. Copyright (C) 1998 IFAC.