Posicionamento de réplicas em sistemas distribuídos

Replicação de objetos é usada para garantir uma maior disponibilidade de recursos em um sistema distribuído. Porém, com a replicação, surgem problemas como o controle da consistência das réplicas e onde estas réplicas devem estar posicionadas. A consistência é garantida por um protocolo de consistência de réplicas. Para facilitar a implementação dos protocolos de controle de réplicas, pode-se utilizar mecanismos de comunicação de grupo como suporte para a replicação. Outro problema importante que surge com a replicação é o posicionamento das réplicas. A carga de processamento em um sistema distribuído muda continuamente e num determinado instante pode ser necessário mudar a distribuição atual das réplicas pela adição de novas réplicas, remoção de réplicas desnecessárias ou pela mudança de posicionamento das réplicas. Um sistema de gerenciamento de réplicas pode realizar esta tarefa. Este trabalho apresenta o sistema RPM – Replica Placement Manager – responsável por fornecer ao serviço de gerenciamento de réplicas uma lista ordenada de nodos potencialmente ideais, num determinado momento do processamento, para receber uma réplica de um objeto. Esta lista é criada pelo RPM, considerando um pequeno conjunto de variáveis estáticas e dinâmicas, facilmente obtidas nos nodos do sistema distribuído.

Definição de classes para comunicação Unicast e Multicast

No projeto de arquiteturas computacionais, a partir da evolução do modelo cliente-servidor, surgiram os sistemas distribuídos com a finalidade de oferecer características tais como: disponibilidade, distribuição, compartilhamento de recursos e tolerância a falhas. Estas características, entretanto, não são obtidas de forma simples. As aplicações distribuídas e as aplicações centralizadas possuem requisitos funcionais distintos; aplicações distribuídas são mais difíceis quanto ao projeto e implementação. A complexidade de implementação é decorrente principalmente da dificuldade de tratamento e de gerência dos mecanismos de comunicação, exigindo equipe de programadores experientes. Assim, tem sido realizada muita pesquisa para obter mecanismos que facilitem a programação de aplicações distribuídas. Observa-se que, em aplicações distribuídas reais, mecanismos de tolerância a falhas constituem-se em uma necessidade. Neste contexto, a comunicação confiável constitui-se em um dos blocos básicos de construção. Paralelamente à evolução tanto dos sistemas distribuídos como da área de tolerância a falhas, foi possível observar também a evolução das linguagens de programação. O sucesso do paradigma de orientação a objetos deve-se, provavelmente, à habilidade em modelar o domínio da aplicação ao invés da arquitetura da máquina em questão (enfoque imperativo) ou mapear conceitos matemáticos (conforme o enfoque funcional). Pesquisadores demonstraram que a orientação a objetos apresenta-se como um modelo atraente ao desenvolvimento de aplicações distribuídas modulares e tolerantes a falhas. Diante do contexto exposto, duas constatações estimularam basicamente a definição desta dissertação: a necessidade latente de mecanismos que facilitem a programação de aplicações distribuídas tolerantes a falhas; e o fato de que a orientação a objetos tem-se mostrado um modelo promissor ao desenvolvimento deste tipo de aplicação. Desta forma, nesta dissertação definem-se classes para a comunicação do tipo unicast e multicast, nas modalidades de envio confiável e não-confiável. Além destes serviços de comunicação básicos, foram desenvolvidas classes que permitem referenciar os participantes da comunicação através de nomes. As classes estão organizadas na forma de um pacote, compondo um framework. Sua implementação foi desenvolvida usando Java. Embora não tivessem sido requisitos básicos, as opções de projeto visaram assegurar resultados aceitáveis de desempenho e possibilidade de reuso das classes. Foram implementados pequenos trechos de código utilizando e testando a funcionalidade de cada uma das classes de comunicação propostas.

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.

Impactos da adoção de sistemas de apoio à decisão para grupos em um processo decisório público participativo : o caso do orçamento de Porto Alegre

A tese buscou averiguar quais foram os efeitos, os impactos e modificações que ocorreram na dinâmica de funcionamento de fóruns do orçamento participativo, quando a este processo decisório de grupo em larga escala e com repercussões imediatas nas próprias comunidades decisoras se agregou um apoio computacional de pequena sofisticação, com o perfil de um sistema de apoio à decisão para grupos. Estas intervenções, talhadas sob a perspectiva quaseexperimental, levaram ao ambiente real de decisão um apoio derivado de modelos baseados em critérios e atributos para a hierarquização de demandas por obras de perfil público-social. A metodologia empregada, um esboço multimétodo com técnicas distintas de atuação por grupo trabalhado, incluindo nestas distinções o papel do pesquisador, foi levada a cabo em três regiões distintas do orçamento participativo. O pesquisador, enquanto ser observante, valeu-se de um diário de campo que ao lado dos tradicionais questionários usados em quaseexperimentos, funcionou como um coletor de dados, os quais foram suplementados com igual valia por entrevistas semi-estruturadas com os atores do processo. Técnicas elementares de estatística aliadas à interpretação dos dados qualitativos a partir de codificações sugeridas por técnicas de análise de conteúdo, forjaram um grande painel de dados, que permitiu apurar os impactos da adoção da tecnologia, bem como enquadrar os efeitos nas posturas dos grupos e dos atores participantes do processo. Como idéia conclusiva, o estudo permitiu estatuir que várias das situações em apoio à decisão em grupo ocorreram, alguns outros resultados foram inesperados e quiçá contraditórios em relação à história de pesquisa do tema apoio à decisão em grupo por computador e outros se revelaram promissores para futuras pesquisas. Por fim, argüi-se a necessidade de averiguar, em ambientes como o estudado, a relação real existente entre as conotações política e racional de tomada de decisão.

Indicadores para a avaliação da sustentabilidade em sistemas de produção da agricultura familiar : o caso dos fumicultores de Agudo-RS

As estratégias de desenvolvimento utilizadas, nas últimas décadas, com o enfoque da Revolução Verde, afetaram de forma significava a capacidade de modificação dos ecossistemas pelo homem. A agricultura, sendo a principal forma de intervenção nos processos naturais, incorporou inovações tecnológicas que possibilitaram o aumento do rendimento de cultivos e criações. Ao mesmo tempo, estas inovações provocaram efeitos negativos, não previstos, no meio ambiente e nas condições sociais dos seres humanos. A emergência da expressão “Desenvolvimento Sustentável” é uma tentativa de conciliar o crescimento econômico, proporcionado pelo progresso técnico, com a justiça social e a preservação dos recursos naturais. Em virtude deste contexto, um novo desafio apresenta-se para os formuladores de políticas públicas e agentes que interferem nos processos de desenvolvimento: avaliar a sustentabilidade, ou seja, quantificar o que é mais ou menos sustentável em sistemas de produção agrícola. Esta investigação representa um esforço para definir uma metodologia capaz de orientar na seleção de indicadores de sustentabilidade, bem como de permitir a obtenção de índices de sustentabilidade em sistemas de produção. O objetivo central é propor uma metodologia que permita avaliar a sustentabilidade em sistemas de produção para facilitar a comunicação entre atores envolvidos em processos de desenvolvimento, no sentido de conduzir as intervenções dos mesmos para contextos de maior sustentabilidade nas dimensões social, econômica e ambiental. Para isto buscou-se uma metodologia com cálculos e operações simples, permitindo a obtenção de informações com recursos locais, sem a necessidade de avançados conhecimentos estatísticos de parte dos usuários, mas adaptadas à complexidade e às particularidades locais dos processos envolvidos nos sistemas de produção da agricultura familiar. Os resultados obtidos, quando comparados com outras metodologias, demonstram a viabilidade do uso do método proposto para a identificação de aspectos que conduzem os sistemas de produção estudados a contextos de maior ou menor sustentabilidade relativa.

FlexGroup: um ambiente flexível para comunicação em grupo

Mecanismos de comunicação entre processos são fundamentais no desenvolvimento de sistemas distribuídos, já que constituem o único meio de compartilhar dados entre processos que não dispõem de memória comum. Um dos principais mecanismos de comunicação utilizados é a troca de mensagens entre os processos componentes do sistema. Existem muitas aplicações que são compostas por um conjunto de processos que cooperam para realizar uma determinada tarefa e que são mais facilmente construídas se o sistema operacional oferecer a possibilidade de se enviar uma mensagem a diversos destinos. Neste caso são necessários mecanismos que permitam a difusão confiável de uma mensagem para um grupo de processos em uma única operação. Tendo em vista esta necessidade, diversos protocolos têm sido apresentados na literatura para permitir a comunicação entre um grupo de processos com diferentes graus de complexidade e de desempenho. Este trabalho apresenta um ambiente para desenvolvimento e utilização de protocolos de comunicação em grupo, denominado FlexGroup. O ambiente divide os protocolos em suas características fundamentais, permitindo que estas características possam ser desenvolvidas separadamente como subprotocolos. Os subprotocolo são interligados através de uma interface comum e gerenciados pelo núcleo do ambiente. A comunicação entre as diversas máquinas da rede é gerenciada pelo FlexGroup, permitindo que o desenvolvedor de um novo subprotocolo possa somente se focar nas características específicas do seu protocolo. Esta modularidade permite, ainda, que apenas as partes de interesse de um novo protocolo precisem ser implementadas, além de também viabilizar a criação de um protocolo baseado nos já existentes no ambiente. Além disso, o ambiente permite que as aplicações de comunicação em grupo possam definir, através de uma biblioteca, o conjunto de subprotocolos que desejam utilizar, em tempo de execução, sem necessidade de conhecer a implementação interna dos subprotocolos.. Da mesma forma, alguém que se proponha a realizar comparações com os protocolos existentes, pode utilizar os diversos subprotocolos e as aplicações existentes, bastando alterar os protocolos utilizados em tempo de execução e avaliando somente as características que deseje analisar.

ComFIRM - Injeção de falhas de comunicação através da alteração de recursos do sistema operacional

Este trabalho trata da técnica de validação experimental de protocolos de comunicação confiável, através da injeção de falhas de comunicação. São estudadas inicialmente as técnicas de injeção de falhas, por hardware, software e simulação, e então são aprofundados os conceitos de injeção de falhas de comunicação, modelos de falha e especificação de experimentos de injeção de falhas. Em um segundo momento, são estudadas as formas de implementação de injetores de falhas em software, em suas duas formas mais comuns: no nível da aplicação e no nível do sistema operacional. São comentados os impactos da implementação de injetores no código da aplicação, por processos concorrentes à aplicação, em código utilizado pela aplicação e no meta-nível. Por fim, são estudados também que influências sofre a implementação de um injetor de falhas em um sistema operacional, e mais especificamente a de injetores de falhas de comunicação. O objetivo específico deste trabalho é implementar um injetor de falhas de comunicação bastante abrangente e flexível, situado dentro do núcleo do Sistema Operacional Linux. Para viabilizar esta implementação foi estudada também a arquitetura do Sistema Operacional Linux, sua decomposição em subsistemas e a interação entre estes. Foram estudadas também as várias técnicas de programação e mecanismos que o Sistema Operacional Linux fornece aos seus subsistemas. Estando completas a revisão bibliográfica a respeito de injeção de falhas e o estudo do código do Sistema Operacional Linux, são apresentadas a proposta e a implementação da ferramenta ComFIRM—Communication Fault Injection through Operating System Resource Modification, suas características e sua inserção dentro do núcleo do Sistema Operacional Linux. Finalizando este trabalho, são apresentados uma pequena série de testes de funcionamento e experimentos realizados com a ferramenta ComFIRM, visando demonstrar a correção de seu funcionamento, o cumprimento de seus objetivos e também sua praticidade e flexibilidade de uso. São apresentadas as conclusões deste trabalho, propostas de melhorias à ferramenta apresentada, bem como possibilidades de trabalhos futuros.

Descrição e geração de ambientes para simulações com sistemas multiagentes

Este trabalho situa-se na área de Sistemas Multiagente, que é uma sub-área da Inteligência Artificial Distribuída. Em particular, o problema abordado nesta dissertação é o da modelagem de ambientes, um aspecto importante na criação de simulações baseadas em sociedades de agentes cognitivos, no entanto pouco tratado na literatura da área. A principal contribuição deste trabalho é a concepção de uma linguagem, chamada ELMS, própria para a definição de ambientes multiagente, e a implementação de um protótipo de interpretador para esta linguagem. O resultado da interpretação é um processo que simula o ambiente descrito em alto nível, e é apropriado para a interação com os agentes cognitivos que irão compartilhar o ambiente. Esta linguagem foi desenvolvida no contexto do projeto MASSOC, que tem como objetivo a criação de simulações sociais com agentes cognitivos. A abordagem deste projeto dá ênfase ao uso da arquitetura BDI para agentes cognitivos, a comunicação inter-agente de alto nível (ou seja, baseada em atos de fala) e a modelagem de ambientes com a linguagem ELMS, que é proposta neste trabalho. Os ambientes e agentes que podem ser usados na criação de simulaçõpes, bem como a comunicação entre eles utilizando a ferramenta SACI, são definidos ou gerenciados a partir de uma interface gráfica, que facilita a criação e controle de simulações com a plataforma MASSOC. Além de apresentar a linguagem ELMS e seu interpretador, esta dissertação menciona ainda, como breve estudo de caso, uma simulação de aspectos sociais do crescimento urbano. Esta simulação social auxiliou na concepção e avaliação da linguagem ELMS.

Réplicas para alta disponibilidade em arquiteturas orientadas a componentes com suporte de comunicação de grupo

Alta disponibilidade é uma das propriedades mais desejáveis em sistemas computacionais, principalmente em aplicações comerciais que, tipicamente, envolvem acesso a banco de dados e usam transações. Essas aplicações compreendem sistemas bancários e de comércio eletrônico, onde a indisponibilidade de um serviço pode representar substanciais perdas financeiras. Alta disponibilidade pode ser alcançada através de replicação. Se uma das réplicas não está operacional, outra possibilita que determinado serviço seja oferecido. No entanto, réplicas requerem protocolos que assegurem consistência de estado. Comunicação de grupo é uma abstração que tem sido aplicada com eficiência a sistemas distribuídos para implementar protocolos de replicação. Sua aplicação a sistemas práticos com transações e com banco de dados não é comum. Tipicamente, sistemas transacionais usam soluções ad hoc e sincronizam réplicas com protocolos centralizados, que são bloqueantes e, por isso, não asseguram alta disponibilidade. A tecnologia baseada em componentes Enterprise JavaBeans (EJB) é um exemplo de sistema prático que integra distribuição, transações e bancos de dados. Em uma aplicação EJB, o desenvolvedor codifica o serviço funcional que é dependente da aplicação, e os serviços não–funcionais são inseridos automaticamente. A especificação EJB descreve serviços não–funcionais de segurança, de transações e de persistência para bancos de dados, mas não descreve serviços que garantam alta disponibilidade. Neste trabalho, alta disponibilidade é oferecida como uma nova propriedade através da adição de serviços não–funcionais na tecnologia EJB usando abstrações de comunicação de grupo. Os serviços para alta disponibilidade são oferecidos através da arquitetura HA (highly-available architecture) que possui múltiplas camadas. Esses serviços incluem replicação, chaveamento de servidor, gerenciamento de membros do grupo e detecção de membros falhos do grupo. A arquitetura HA baseia-se nos serviços já descritos pela especificação EJB e preserva os serviços EJB existentes. O protocolo de replicação corresponde a uma subcamada, invisível para o usuário final. O serviço EJB é executado por membros em um grupo de réplicas, permitindo a existência de múltiplos bancos de dados idênticos. Conflitos de acesso aos múltiplos bancos de dados são tratados estabelecendo–se uma ordem total para aplicação das atualizações das transações. Esse grupo é modelado como um único componente e gerenciado por um sistema de comunicação de grupo. A combinação de conceitos de bancos de dados com comunicação de grupo demonstra uma interessante solução para aplicações com requisitos de alta disponibilidade, como as aplicações EJB. Os serviços adicionais da arquitetura HA foram implementados em protótipo. A validação através de um protótipo possibilita que experimentos sejam realizados dentro de um ambiente controlado, usando diferentes cargas de trabalho sintéticas. O protótipo combina dois sistemas de código aberto. Essa característica permitiu acesso à implementação e não somente à interface dos componentes dos sistemas em questão. Um dos sistemas implementa a especificação EJB e outro implementa o sistema de comunicação de grupos. Os resultados dos testes realizados com o protótipo mostraram a eficiência da solução proposta. A degradação de desempenho pelo uso de réplicas e da comunicação de grupo é mantida em valores adequados.

Integração de sistemas de informação através de web services

Sistemas de informação incorporam processos de negócios particulares de cada organização. A medida em que se observa uma crescente pressão de mercado para que empresas troquem informações de forma automatizada e segura para obtenção de melhores resultados, faz-se necessário repensar a forma como são concebidos os sistemas de informação, desde a modelagem da empresa propriamente dita até a modelagem dos processos de negócio e sua interação com os demais colaboradores. Modelar os processos de negócio de uma empresa em um contexto global significa não apenas estabelecer regras de comportamento, mas também expressar a forma como os processos poderão ser acionados e interagir com sistemas de informação diferentes. Existem várias tecnologias empregadas para a integração de sistemas de informação. Entre tantas tecnologias, uma delas vêm recebendo especial atenção: a tecnologia Web services. A suposta interoperabilidade dos Web services permite a comunicação de aplicações desenvolvidas em diferentes plataformas de hardware e diferentes linguagens de programação através da Internet ou de uma rede local. No entanto, algumas particularidades devem ser observadas para que a implementação de Web services seja eficiente. Disponibilizar processos de negócio de uma empresa através da Internet pode ser uma ótima opção para o incremento de suas atividades, mas requer cuidados especiais. Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre a modelagem de empresas, modelagem de processos de negócio e a integração de sistemas de informação através do uso de Web services. Através de um estudo de caso, são apresentados os principais conceitos e as etapas necessárias para a implementação de Web services em um sistema Web. Como contribuição deste trabalho, é proposta uma alternativa de modelagem de sistemas que permite um melhor controle sobre o tratamento de exceções em Web services. O trabalho desenvolvido compreendeu a especificação, desenvolvimento e aplicação de um ambiente para suportar esta classe de aplicação. No texto é descrito o funcionamento da biblioteca NuSOAP, apresentando o código-fonte completo da aplicação desenvolvida, acessando Web services através de chamadas em alto nível (WSDL). Com o presente trabalho, tem-se uma proposta, já avaliada e validada, para funcionar como referencial conceitual e prático para o desenvolvimento de aplicações usando a tecnologia de Web services.

A influência da organização do trabalho na comunicação em um escritório panorâmico : um estudo de caso

Com a evolução tecnológica e a crescente disputa no mercado, as empresas passaram a investir em novas tecnologias e métodos organizacionais que buscassem um aumento da produtividade e qualidade. Esta pesquisa, por meio de um estudo de caso, teve como objetivo levantar e analisar as condições ergonômicas na organização do escritório de uma empresa segundo tendências que contemplam redução de custo e rapidez na comunicação. Neste modelo, o escritório, identificado como aberto ou panorâmico, característica dos sistemas de gerenciamento corporativos, se, por um lado, apresentou vantagens, como a facilidade de comunicação e melhor controle da chefia sobre os trabalhadores, por outro lado, expôs também uma face negativa, porque normalmente tais atividades laborais exigem o exercício da concentração mental, e, em um escritório assim disposto, o trabalhador percebe os murmúrios desse ambiente como uma incômoda sensação que resulta em comprometimento da capacidade de concentração e queda tanto no rendimento quanto na produtividade. Tomou-se como ponto de partida uma queixa de perturbação que se instalou no setor sob a forma de ruído. Este estudo centrou sua investigação em três pontos: a percepção do trabalhador no ambiente organizacional, a sistemática da troca de informações e as características físicas do modelo de escritório. Os resultados indicaram que a troca de informações intensificada, a forma de distribuição do layout e o modelo de escritório adotado afetam negativamente o desempenho do indivíduo, comprometendo-lhe o rendimento laboral e a saúde; no entanto, um vez modificada, não apenas a disposição dos postos de trabalho, mas também as características do mobiliário, e, ainda, levado a efeito um processo educacional quanto ao controle do tom de voz tais mudanças podem tornar o ambiente, para o desenvolvimento mais eficiente das atividades, sem comprometimento do fluxo de comunicação.

Modelos para o mapeamento de aplicações em infra-estruturas de comunicação intrachip

O projeto de sistemas intrachip (SoCs) é uma atividade de alto grau de complexidade, dados a dimensão de SoCs, na ordem do bilhão de transistores, os requisitos de tempo de desenvolvimento e de consumo de energia, entre outros fatores. A forma de dominar a complexidade de projeto de SoCs inclui dividir a funcionalidade do sistema em módulos de menor complexidade, denominados de núcleos de propriedade intelectual (núcleos IP), interligados por uma infra-estrutura de comunicação. Enquanto núcleos IP podem ser reusados de outros projetos ou adquiridos de terceiros, a infra-estrutura de comunicação deve sempre ser desenvolvida de forma personalizada para cada SoC. O presente trabalho volta-se para o projeto de infraestruturas de comunicação eficientes. Questões importantes neste contexto são a eficiência da comunicação, refletida e.g. em medidas de vazão e latência, a redução de área de silício para implementar a comunicação, e a redução da energia consumida na comunicação. Estas questões dependem da escolha da infra-estrutura de comunicação. Barramentos são as infra-estruturas mais usadas nas comunicações intrachip, mas têm sido consideradas como pouco adequadas para servir a necessidade de comunicação de SoCs futuros. Redes intrachip vêm emergindo como um possível melhor candidato. Nesta infra-estrutura de comunicação, um problema a ser resolvido é o posicionamento relativo de núcleos IP dentro da rede, visando otimizar desempenho e reduzir o consumo de energia, no que se denomina aqui problema de mapeamento. Dada a complexidade deste problema, considera-se fundamental dispor de modelos para capturar as características da infra-estrutura de comunicação, bem como da aplicação que a emprega A principal contribuição deste trabalho é propor e avaliar um conjunto de modelos de computação voltados para a solução do problema de mapeamento de núcleos de propriedade intelectual sobre uma infra-estrutura de comunicação. Três modelos são propostos (CDM, CDCM e ECWM) e comparados, entre si e com três outros disponíveis na literatura (CWM, CTM e ACPM). Embora os modelos sejam genéricos, os estudos de caso restringem-se aqui a infra-estruturas de comunicação do tipo rede intrachip. Dada a diversidade de modelos de mapeamento, propõe-se uma segunda contribuição, o metamodelo Quantidade, Ordem, Dependência (QOD), que relaciona modelos de mapeamento usando os critérios expressos na denominação QOD. Considerando o alto grau de abstração dos modelos empregados, julga-se necessário prover uma conexão com níveis inferiores da hierarquia de projeto. Neste sentido, uma terceira contribuição original do presente trabalho é a proposta de modelos de consumo de energia e tempo de comunicação para redes intrachip. Visando demonstrar a validade de todos os modelos propostos, foram desenvolvidos métodos de uso destes na solução do problema de mapeamento, o que constitui uma quarta contribuição. Estes métodos incluem algoritmos de mapeamento, estimativas de tempo de execução, consumo de energia e caminhos críticos em infra-estruturas de comunicação. Como quinta contribuição, propõe-se o framework CAFES, que integra os métodos desenvolvidos e os modelos de mapeamento em algoritmos computacionais. Uma última contribuição do presente trabalho é um método habilitando a estimativa de consumo de energia para infra-estruturas de comunicação e sua implementação como uma ferramenta computacional.

Implementação de sistemas de gestão integrados no setor de construção: estudo de casos brasileiros

As pressões de mercado, os programas de abertura financeira, a desregulamentação da atividade produtiva e a diminuição de barreiras protecionistas afetam significativamente a competitividade da indústria nacional. Outras mudanças, não apenas econômicas, mas sociais, políticas e tecnológicas, também pressionam as organizações a adotar novas estratégias empresariais e deixam claro que modelos de gestão tradicionais já não são mais suficientes para enfrentar estes novos desafios. Na busca de diferenciais competitivos, as empresas têm adotado sistemas de gestão da qualidade, de gestão ambiental e de gestão da saúde e segurança do trabalhador. Como forma de evidenciar a terceiros sua preocupação simultânea com estas três disciplinas, as empresas têm buscado a certificação integrada destes sistemas por meio das normas ISO 9001, ISO 14001 e OHSAS 18001. Surgem, assim, os Sistemas de Gestão Integrados (SGIs), objetos de pesquisa deste estudo. O recorte é setorial, sendo que o setor de construção foi escolhido devido a características como singularidade de seus produtos, alto impacto ambiental e alto índice de acidentes de trabalho. Com o objetivo de investigar como os SGIs foram implementados no setor de construção, foram escolhidos três casos de empresas sabidamente adotantes deste modelo de gestão. Foram analisadas as motivações, o processo de implementação e certificação do sistema, os fatores críticos de sucesso, as dificuldades encontradas e os benefícios colhidos com a adoção de SGIs. A pesquisa confirmou estudos anteriores que demonstram que a motivação, dependendo do contexto em que as empresas se inserem, pode ser por necessidade de maior competitividade, de legitimação, ou ainda, por responsabilidade ambiental de sua liderança. Os fatores críticos de sucesso são, dentre outros, comprometimento da alta administração, comunicação eficiente com as partes interessadas, disponibilidade de recursos e maturidade das equipes. As dificuldades encontradas foram a valorização excessiva de resultados econômico-financeiros, a complexidade do modelo adotado, a utilização burocrática do sistema, a falta de maturidade e preparo dos profissionais, o porte dos projetos, o perfil de competências dos profissionais e variados tipos de resistências. A adoção do SGI nas empresas estudadas esteve condicionada a situações do cenário econômico, do alto índice de terceirização verificado no setor e às dificuldades com a qualificação da mão-de-obra. Não obstante as dificuldades e os condicionantes, o SGI trouxe vários benefícios para as organizações e, um dado relevante, é que ele pode desencadear reações positivas ao longo da cadeia de valor, uma vez que as empresas adotantes de SGI passam a ser mais exigentes em relação a seus fornecedores.

Co-simulação distribuída de sistemas heterogêneos

Na simulação heterogênea de um sistema eletrônico complexo, um mesmo modelo pode ser composto por partes distintas em relação às tecnologias ou linguagens utilizadas na sua descrição, níveis de abstração, ou pela combinação de partes de software e de hardware (escopo da co-simulação). No uso de modelos heterogêneos, a construção de uma ponte eficaz entre diferentes simuladores, em conjunto com a solução de problemas tais como sincronização e tradução de dados, são alguns dos principais desafios. No contexto do projeto de sistemas embarcados, a validação desses sistemas via co-simulação está sujeita a estes desafios na medida em que um mesmo modelo de representação precisa suportar a cooperação consistente entre partes de hardware e de software. Estes problemas tornam-se mais significativos quando abordados em ambientes distribuídos, o que aumenta a complexidade dos mecanismos que gerenciam os ítens necessários à correta cooperação entre partes diferentes. Contudo, embora existam abordagens e ferramentas voltadas para o tratamento de modelos heterogêneos, inclusive em ambientes distribuídos, ainda persiste uma gama de limitações causadas pela distribuição e heterogeneidade de simuladores. Por exemplo, restrições quanto à variedade de tecnologias (ou linguagens) utilizadas na descrição das partes de um modelo, flexibilidade para o reuso de partes existentes, ou em tarefas de gerenciamento de sincronização/dados/interface/distribuição. Além disso, em geral, nas soluções existentes para simulação heterogênea, alterações são necessárias sobre as partes do modelo, limitando a preservação de sua integridade. Esta é uma característica indesejável, por exemplo, no reuso de componentes IP (Intellectual Property) Neste contexto, esta tese apresenta o DCB (Distributed Co-simulation Backbone), cujo propósito geral é o suporte à execução distribuída dos modelos heterogêneos. Para isso, são observados de modo integrado quatro fatores básicos: a distribuição física; a independência dos componentes (partes); o encapsulamento das estratégias de gerenciamento de tempo, de dados e de comunicação; e a sincronização híbrida. Em geral, as soluções existentes valorizam um fator em detrimento dos demais, dependendo dos propósitos envolvidos e sua variação em relação ao grau de especificidade (soluções proprietárias ou restritas a um escopo de aplicações). O Tangram, também discutido nesta tese em termos de requisitos, é uma proposta de ambiente para projeto de modelos heterogêneos distribuídos. No contexto da especificação do DCB, esta proposta tem como objetivo geral agregar num mesmo ambiente funcionalidades de apoio para a busca e catalogação de componentes, seguidas do suporte à construção e à execução distribuída de modelos heterogêneos via DCB. À luz dos princípios de generalidade e flexibilidade da arquitetura do DCB, o Tangram visa permitir que o projetista reduza seu envolvimento com detalhes relacionados ao provimento de condições necessárias à cooperação entre componentes heterogêneos. No escopo desta tese, ênfase foi dada à co-simulação de sistemas embarcados, ênfase esta observada também na construção do protótipo do Tangram/DCB, e nos estudos de caso. Contudo, a estrutura do DCB é apropriada para qualquer domínio onde a simulação possa ser utilizada como instrumento de validação, entre outros propósitos.

Identificação de sistemas contínuos utilizando o método dos momentos de Poisson

A maioria dos métodos de síntese e sintonia de controladores, bem como métodos de otimização e análise de processos necessitam de um modelo do processo em estudo. A identificação de processos é portanto uma área de grande importância para a engenharia em geral pois permite a obtenção de modelos empíricos dos processos com que nos deparamos de uma forma simples e rápida. Mesmo não utilizando leis da natureza, os modelos empíricos são úteis pois descrevem o comportamento específico de determinado processo. Com o rápido desenvolvimento dos computadores digitais e sua larga aplicação nos sistemas de controle em geral, a identificação de modelos discretos foi amplamente desenvolvida e empregada, entretanto, modelos discretos não são de fácil interpretação como os modelos contínuos pois a maioria dos sistema com que lidamos são de representação contínua. A identificação de modelos contínuos é portanto útil na medida que gera modelos de compreensão mais simples. A presente dissertação estuda a identificação de modelos lineares contínuos a partir de dados amostrados discretamente. O método estudado é o chamado método dos momentos de Poisson. Este método se baseia em uma transformação linear que quando aplicada a uma equação diferencial ordinária linear a transforma em uma equação algébrica evitando com isso a necessidade do cálculo das derivadas do sinais de entrada e saída Além da análise detalhada desse método, onde demonstramos o efeito de cada parâmetro do método de Poisson sobre o desempenho desse, foi realizado também um estudo dos problemas decorrentes da discretização de sinais contínuos, como por exemplo o efeito aliasing decorrente da utilização de tempos de amostragem muito grandes e de problemas numéricos da identificação de modelos discretos utilizando dados com tempos de amostragem muito pequenos de forma a destacar as vantagens da identificação contínua sobre a identificação discreta Também foi estudado um método para compensar a presença de offsets nos sinais de entrada e saída, método esse inédito quando se trata do método dos momentos de Poisson. Esse trabalho também comprova a equivalência entre o método dos momentos de Poisson e uma metodologia apresentada por Rolf Johansson em um artigo de 1994. Na parte final desse trabalho são apresentados métodos para a compensação de erros de modelagem devido à presença de ruído e distúrbios não medidos nos dados utilizados na identificação. Esses métodos permitem que o método dos momentos de Poisson concorra com os métodos de identificação discretos normalmente empregados como por exemplo ARMAX e Box-Jenkins.