Agents and the Grid: Service Discovery

The Grid is a large-scale computer system that is capable of coordinating resources that are not subject to centralised control, whilst using standard, open, general-purpose protocols and interfaces, and delivering non-trivial qualities of service. In this chapter, we argue that Grid applications very strongly suggest the use of agent-based computing, and we review key uses of agent technologies in Grids: user agents, able to customize and personalise data; agent communication languages offering a generic and portable communication medium; and negotiation allowing multiple distributed entities to reach service level agreements. In the second part of the chapter, we focus on Grid service discovery, which we have identified as a prime candidate for use of agent technologies: we show that Grid-services need to be located via personalised, semantic-rich discovery processes, which must rely on the storage of arbitrary metadata about services that originates from both service providers and service users. We present UDDI-MT, an extension to the standard UDDI service directory approach that supports the storage of such metadata via a tunnelling technique that ties the metadata store to the original UDDI directory. The outcome is a flexible service registry which is compatible with existing standards and also provides metadata-enhanced service discovery.

Partnership in Practice Research: a Norwegian Experience

This article outlines some of the issues involved in developing partnerships between service users, practitioners and researchers. It discusses these through some experience in Oslo as part of a national level agreement (HUSK) to improve social services in Norway through research and knowledge development. It begins with a review of the main concepts and debates involved in developing collaborative partnerships for practice-based research, particularly in the social services arena. The HUSK program is then described. The article then traces some specific developments and challenges in negotiating partnership relations as discussed by program participants (users, practitioners and researchers) in a series of workshops designed to elicit the issues directly from their experience.

Semantic Service Discovery Techniques for the composable web

This PhD thesis contributes to the problem of resource and service discovery in the context of the composable web. In the current web, mashup technologies allow developers reusing services and contents to build new web applications. However, developers face a problem of information flood when searching for appropriate services or resources for their combination. To contribute to overcoming this problem, a framework is defined for the discovery of services and resources. In this framework, three levels are defined for performing discovery at content, discovery and agente levels. The content level involves the information available in web resources. The web follows the Representational Stateless Transfer (REST) architectural style, in which resources are returned as representations from servers to clients. These representations usually employ the HyperText Markup Language (HTML), which, along with Content Style Sheets (CSS), describes the markup employed to render representations in a web browser. Although the use of SemanticWeb standards such as Resource Description Framework (RDF) make this architecture suitable for automatic processes to use the information present in web resources, these standards are too often not employed, so automation must rely on processing HTML. This process, often referred as Screen Scraping in the literature, is the content discovery according to the proposed framework. At this level, discovery rules indicate how the different pieces of data in resources’ representations are mapped onto semantic entities. By processing discovery rules on web resources, semantically described contents can be obtained out of them. The service level involves the operations that can be performed on the web. The current web allows users to perform different tasks such as search, blogging, e-commerce, or social networking. To describe the possible services in RESTful architectures, a high-level feature-oriented service methodology is proposed at this level. This lightweight description framework allows defining service discovery rules to identify operations in interactions with REST resources. The discovery is thus performed by applying discovery rules to contents discovered in REST interactions, in a novel process called service probing. Also, service discovery can be performed by modelling services as contents, i.e., by retrieving Application Programming Interface (API) documentation and API listings in service registries such as ProgrammableWeb. For this, a unified model for composable components in Mashup-Driven Development (MDD) has been defined after the analysis of service repositories from the web. The agent level involves the orchestration of the discovery of services and contents. At this level, agent rules allow to specify behaviours for crawling and executing services, which results in the fulfilment of a high-level goal. Agent rules are plans that allow introspecting the discovered data and services from the web and the knowledge present in service and content discovery rules to anticipate the contents and services to be found on specific resources from the web. By the definition of plans, an agent can be configured to target specific resources. The discovery framework has been evaluated on different scenarios, each one covering different levels of the framework. Contenidos a la Carta project deals with the mashing-up of news from electronic newspapers, and the framework was used for the discovery and extraction of pieces of news from the web. Similarly, in Resulta and VulneraNET projects the discovery of ideas and security knowledge in the web is covered, respectively. The service level is covered in the OMELETTE project, where mashup components such as services and widgets are discovered from component repositories from the web. The agent level is applied to the crawling of services and news in these scenarios, highlighting how the semantic description of rules and extracted data can provide complex behaviours and orchestrations of tasks in the web. The main contributions of the thesis are the unified framework for discovery, which allows configuring agents to perform automated tasks. Also, a scraping ontology has been defined for the construction of mappings for scraping web resources. A novel first-order logic rule induction algorithm is defined for the automated construction and maintenance of these mappings out of the visual information in web resources. Additionally, a common unified model for the discovery of services is defined, which allows sharing service descriptions. Future work comprises the further extension of service probing, resource ranking, the extension of the Scraping Ontology, extensions of the agent model, and contructing a base of discovery rules. Resumen La presente tesis doctoral contribuye al problema de descubrimiento de servicios y recursos en el contexto de la web combinable. En la web actual, las tecnologías de combinación de aplicaciones permiten a los desarrolladores reutilizar servicios y contenidos para construir nuevas aplicaciones web. Pese a todo, los desarrolladores afrontan un problema de saturación de información a la hora de buscar servicios o recursos apropiados para su combinación. Para contribuir a la solución de este problema, se propone un marco de trabajo para el descubrimiento de servicios y recursos. En este marco, se definen tres capas sobre las que se realiza descubrimiento a nivel de contenido, servicio y agente. El nivel de contenido involucra a la información disponible en recursos web. La web sigue el estilo arquitectónico Representational Stateless Transfer (REST), en el que los recursos son devueltos como representaciones por parte de los servidores a los clientes. Estas representaciones normalmente emplean el lenguaje de marcado HyperText Markup Language (HTML), que, unido al estándar Content Style Sheets (CSS), describe el marcado empleado para mostrar representaciones en un navegador web. Aunque el uso de estándares de la web semántica como Resource Description Framework (RDF) hace apta esta arquitectura para su uso por procesos automatizados, estos estándares no son empleados en muchas ocasiones, por lo que cualquier automatización debe basarse en el procesado del marcado HTML. Este proceso, normalmente conocido como Screen Scraping en la literatura, es el descubrimiento de contenidos en el marco de trabajo propuesto. En este nivel, un conjunto de reglas de descubrimiento indican cómo los diferentes datos en las representaciones de recursos se corresponden con entidades semánticas. Al procesar estas reglas sobre recursos web, pueden obtenerse contenidos descritos semánticamente. El nivel de servicio involucra las operaciones que pueden ser llevadas a cabo en la web. Actualmente, los usuarios de la web pueden realizar diversas tareas como búsqueda, blogging, comercio electrónico o redes sociales. Para describir los posibles servicios en arquitecturas REST, se propone en este nivel una metodología de alto nivel para descubrimiento de servicios orientada a funcionalidades. Este marco de descubrimiento ligero permite definir reglas de descubrimiento de servicios para identificar operaciones en interacciones con recursos REST. Este descubrimiento es por tanto llevado a cabo al aplicar las reglas de descubrimiento sobre contenidos descubiertos en interacciones REST, en un nuevo procedimiento llamado sondeo de servicios. Además, el descubrimiento de servicios puede ser llevado a cabo mediante el modelado de servicios como contenidos. Es decir, mediante la recuperación de documentación de Application Programming Interfaces (APIs) y listas de APIs en registros de servicios como ProgrammableWeb. Para ello, se ha definido un modelo unificado de componentes combinables para Mashup-Driven Development (MDD) tras el análisis de repositorios de servicios de la web. El nivel de agente involucra la orquestación del descubrimiento de servicios y contenidos. En este nivel, las reglas de nivel de agente permiten especificar comportamientos para el rastreo y ejecución de servicios, lo que permite la consecución de metas de mayor nivel. Las reglas de los agentes son planes que permiten la introspección sobre los datos y servicios descubiertos, así como sobre el conocimiento presente en las reglas de descubrimiento de servicios y contenidos para anticipar contenidos y servicios por encontrar en recursos específicos de la web. Mediante la definición de planes, un agente puede ser configurado para descubrir recursos específicos. El marco de descubrimiento ha sido evaluado sobre diferentes escenarios, cada uno cubriendo distintos niveles del marco. El proyecto Contenidos a la Carta trata de la combinación de noticias de periódicos digitales, y en él el framework se ha empleado para el descubrimiento y extracción de noticias de la web. De manera análoga, en los proyectos Resulta y VulneraNET se ha llevado a cabo un descubrimiento de ideas y de conocimientos de seguridad, respectivamente. El nivel de servicio se cubre en el proyecto OMELETTE, en el que componentes combinables como servicios y widgets se descubren en repositorios de componentes de la web. El nivel de agente se aplica al rastreo de servicios y noticias en estos escenarios, mostrando cómo la descripción semántica de reglas y datos extraídos permiten proporcionar comportamientos complejos y orquestaciones de tareas en la web. Las principales contribuciones de la tesis son el marco de trabajo unificado para descubrimiento, que permite configurar agentes para realizar tareas automatizadas. Además, una ontología de extracción ha sido definida para la construcción de correspondencias y extraer información de recursos web. Asimismo, un algoritmo para la inducción de reglas de lógica de primer orden se ha definido para la construcción y el mantenimiento de estas correspondencias a partir de la información visual de recursos web. Adicionalmente, se ha definido un modelo común y unificado para el descubrimiento de servicios que permite la compartición de descripciones de servicios. Como trabajos futuros se considera la extensión del sondeo de servicios, clasificación de recursos, extensión de la ontología de extracción y la construcción de una base de reglas de descubrimiento.

Determining inventory service support levels in multi-national companies

Multi-national manufacturing companies are often faced with very difficult decisions regarding where and how to cost effectively manufacture products in a global setting. Clearly, they must utilize efficient and responsive manufacturing strategies to reach low cost solutions, but they must also consider the impact of manufacturing and transportation solutions upon their ability to support sales. One important sales consideration is determining how much work in process, in-transit stock, and finished goods to have on hand to support sales at a desired service level. This paper addresses this important consideration through a comprehensive scenario-based simulation approach, including sensitivity analysis on key study parameters. Results indicate that the inventory needs vary considerably for different manufacturing and delivery methods in ways that may not be obvious when using common evaluative tools.

Improving resource management in virtualized data centers using application performance models

The rapid growth of virtualized data centers and cloud hosting services is making the management of physical resources such as CPU, memory, and I/O bandwidth in data center servers increasingly important. Server management now involves dealing with multiple dissimilar applications with varying Service-Level-Agreements (SLAs) and multiple resource dimensions. The multiplicity and diversity of resources and applications are rendering administrative tasks more complex and challenging. This thesis aimed to develop a framework and techniques that would help substantially reduce data center management complexity.^ We specifically addressed two crucial data center operations. First, we precisely estimated capacity requirements of client virtual machines (VMs) while renting server space in cloud environment. Second, we proposed a systematic process to efficiently allocate physical resources to hosted VMs in a data center. To realize these dual objectives, accurately capturing the effects of resource allocations on application performance is vital. The benefits of accurate application performance modeling are multifold. Cloud users can size their VMs appropriately and pay only for the resources that they need; service providers can also offer a new charging model based on the VMs performance instead of their configured sizes. As a result, clients will pay exactly for the performance they are actually experiencing; on the other hand, administrators will be able to maximize their total revenue by utilizing application performance models and SLAs. ^ This thesis made the following contributions. First, we identified resource control parameters crucial for distributing physical resources and characterizing contention for virtualized applications in a shared hosting environment. Second, we explored several modeling techniques and confirmed the suitability of two machine learning tools, Artificial Neural Network and Support Vector Machine, to accurately model the performance of virtualized applications. Moreover, we suggested and evaluated modeling optimizations necessary to improve prediction accuracy when using these modeling tools. Third, we presented an approach to optimal VM sizing by employing the performance models we created. Finally, we proposed a revenue-driven resource allocation algorithm which maximizes the SLA-generated revenue for a data center.^

Evaluating the use of mobile collaborative augmented reality within field service networks: the case of Océ Italia – Canon Group

The adoption of Augmented Reality (AR) technologies can make the provision of field services to industrial equipment more effective. In these situations, the cost of deploying skilled technicians in geographically dispersed locations must be accurately traded off with the risks of not respecting the service level agreements with the customers. This paper, through the case study of a leading OEM in the production printing industry, presents the challenges that have to be faced in order to favour the adoption of a particular kind of AR named Mobile Collaborative Augmented Reality (MCAR). In particular, this study uses both qualitative and quantitative research. Firstly, a demonstration to show how MCAR can support field service was settled in order to achieve information about the use experience of the people involved. Then, the entire field force of Océ Italia – Canon Group was surveyed in order to investigate quantitatively the technicians’ perceptions about the usefulness and ease of use of MCAR, as well as their intentions to use this technology.

Improving Resource Management in Virtualized Data Centers using Application Performance Models

The rapid growth of virtualized data centers and cloud hosting services is making the management of physical resources such as CPU, memory, and I/O bandwidth in data center servers increasingly important. Server management now involves dealing with multiple dissimilar applications with varying Service-Level-Agreements (SLAs) and multiple resource dimensions. The multiplicity and diversity of resources and applications are rendering administrative tasks more complex and challenging. This thesis aimed to develop a framework and techniques that would help substantially reduce data center management complexity. We specifically addressed two crucial data center operations. First, we precisely estimated capacity requirements of client virtual machines (VMs) while renting server space in cloud environment. Second, we proposed a systematic process to efficiently allocate physical resources to hosted VMs in a data center. To realize these dual objectives, accurately capturing the effects of resource allocations on application performance is vital. The benefits of accurate application performance modeling are multifold. Cloud users can size their VMs appropriately and pay only for the resources that they need; service providers can also offer a new charging model based on the VMs performance instead of their configured sizes. As a result, clients will pay exactly for the performance they are actually experiencing; on the other hand, administrators will be able to maximize their total revenue by utilizing application performance models and SLAs. This thesis made the following contributions. First, we identified resource control parameters crucial for distributing physical resources and characterizing contention for virtualized applications in a shared hosting environment. Second, we explored several modeling techniques and confirmed the suitability of two machine learning tools, Artificial Neural Network and Support Vector Machine, to accurately model the performance of virtualized applications. Moreover, we suggested and evaluated modeling optimizations necessary to improve prediction accuracy when using these modeling tools. Third, we presented an approach to optimal VM sizing by employing the performance models we created. Finally, we proposed a revenue-driven resource allocation algorithm which maximizes the SLA-generated revenue for a data center.

Garantia de qualidade de serviço (QOS) em arquitecturas MPLS

Os prestadores de serviços de telecomunicações e operadores de telecomunicações deparam-se com um aumento exponencial das necessidades de largura de banda. A evolução e massificação dos serviços Internet e Intranet pelos serviços públicos e privados deixaram de ser uma mera adaptação do protocolo TCP, à qualidade da ligação sendo uma necessidade a diferenciação do tráfego. As metodologias que asseguram uma qualidade de serviço no âmbito dos fornecedores de serviços internet são a forma de garantir uma qualidade de serviço adequada a cada tipo de tráfego. Estas metodologias são suportadas pela rede IP MPLS dos diversos operadores de telecomunicações no transporte dos diversos serviços dos seus clientes empresarias e domésticos no acesso à internet dos diversos serviços públicos de dados e voz e nas redes virtuais privadas. Os portais aplicacionais são a interface directa com o cliente para definição dos acordos de nível de serviço “Service Level Agreements” e a sua associação à especificação dos níveis de serviço “Service Level Specification”, para posterior relação com a definição de métricas adequadas à qualidade de serviço acordada com o cliente no desenho dos serviços de uma rede IP “MultiProtocol Label Switch”. A proposta consiste em criar uma metodologia para mapear as necessidades de serviços dos clientes em SLAs e registá-los numa base de dados, separando claramente a qualidade do serviço vista na óptica do operador em: arquitectura de rede de transporte, arquitectura do serviço e arquitectura de monitoria. Estes dados são mapeados em parâmetros e especificações de implementação dos serviços de suporte ao negócio do operador tendo em vista a criação de um “Work Flow” fim a fim. Paralelamente define-se os serviços a disponibilizar comercialmente, o conjunto de serviços suportados pela rede e tecnologia IP MPLS com a parametrização de ”Quality of Service Assurance” adequada a cada um, cria-se uma arquitectura de rede de suporte ao transporte base entre os diversos equipamentos agregadores de acessos através do “Backbone”, define-se uma arquitectura de suporte para cada tipo de serviço independente da arquitectura de transporte. Neste trabalho implementam-se algumas arquitecturas de QoS estudadas no IP MPLS em simuladores disponibilizados pela comunidade “Open Source” e analisamos as vantagens de desvantagens de cada uma. Todas as necessidades são devidamente equacionadas, prevendo o seu crescimento, desempenho, estabelecendo regras de distribuição de largura de banda e análise de desempenho, criando redes escaláveis e com estimativas de crescimento optimistas. Os serviços são desenhados de forma a adaptarem-se à evolução das necessidades aplicacionais, ao crescimento do número de utilizadores e evolução do próprio serviço.

Sistema de gestão de transporte de envios parcelares

No ambiente empresarial actual, cada vez mais competitivo e exigente, é um factor fundamental para o sucesso das empresas a sua capacidade de atingir e melhorar os níveis de satisfação exigidos pelos clientes. Para identificar as melhorias a implementar, as empresas devem ser capazes de monitorizar e controlar todas as suas actividades e processos. O acompanhamento realizado às actividades delegadas a empresas externas, como por exemplo o transporte de mercadorias, é dificultado quando os prestadores destes serviços não possuem ferramentas de apoio que disponibilizem informação necessária para o efeito. A necessidade de colmatar esta dificuldade na recolha da informação durante a distribuição de uma encomenda na empresa Caetano Parts, uma empresa de revenda de peças de substituição automóvel, levou ao desenvolvimento de uma ferramenta que permite fazer o seguimento de uma encomenda em todas as suas fases, permitindo ao responsável pelas operações acompanhar o estado da encomenda desde o instante em que a encomenda é colocada, passando pelo seu processamento dentro das instalações, até à sua entrega ao cliente. O sistema desenvolvido é composto por dois componentes, o front-end e o back-end. O front-end é composto por uma aplicação web, e por uma aplicação Android para dispositivos móveis. A aplicação web disponibiliza a gestão da base de dados, o acompanhamento do estado da encomenda e a análise das operações. A aplicação Android é disponibilizada às empresas responsáveis pelo transporte das encomendas e possibilita a actualização online da informação acerca do processo de entrega. O back-end é composto pela unidade de armazenamento e processamento da informação e encontra-se alojado num servidor com ligação à internet, disponibilizando uma interface com o serviço móvel do tipo serviço web. A concepção, desenvolvimento e descrição das funcionalidades desta ferramenta são abordadas ao longo do trabalho. Os testes realizados ao longo do desenvolvimento validaram o correcto funcionamento da ferramenta, estando pronta para a realização de um teste piloto.

Otimização da atividade de picking num armazém de peças – um caso de estudo

Mestrado em Engenharia Mecânica – Gestão Industrial

Desenvolvimento de um modelo para a gestão de stocks no grupo Nors

Hoje em dia, um dos grandes objetivos das empresas é conseguirem uma gestão eficiente. Em particular, empresas que lidam com grandes volumes de stocks têm a necessidade de otimizar as quantidades dos seus produtos armazenados, com o objetivo, de entre outros, reduzir os seus custos associados. O trabalho documentado descreve um novo modelo, desenvolvido para a gestão de encomendas de uma empresa líder em soluções de transporte. A eficiência do modelo foi alcançada com a utilização de vários métodos matemáticos de previsão. Salientam-se os métodos de Croston, Teunter e de Syntetos e Boylan adequados para artigos com procuras intermitentes e a utilização de métodos mais tradicionais, tais como médias móveis ou alisamento exponencial. Os conceitos de lead time, stock de segurança, ponto de encomenda e quantidade económica a encomendar foram explorados e serviram de suporte ao modelo desenvolvido. O stock de segurança recebeu especial atenção. Foi estabelecida uma nova fórmula de cálculo em conformidade com as necessidades reais da empresa. A eficiência do modelo foi testada com o acompanhamento da evolução do stock real. Para além de uma redução significativa do valor dos stocks armazenados, a viabilidade do modelo é reflectida pelo nível de serviço alcançado.

Relatório de Estágio: Análise da eficiência do Sistema de controlo de tráfego da cidade do Porto

No âmbito da unidade curricular Dissertação/Estágio/Projeto, foi desenvolvido, durante um estágio na Câmara Municipal do Porto, o estudo da eficiência do sistema inteligente de controlo de tráfego implementado na cidade. Este sistema é designado como Sistema Inteligente de Gestão Autónoma - SIGA e tem como base de funcionamento o software de gestão de tráfego GERTRUDE da empresa GERTRUDE SAEM. O sistema de controlo de tráfego encontra-se repartido em 10 zonas interligadas, focadas essencialmente no centro da cidade do Porto. O estudo foi aplicado apenas a uma parte da zona da Constituição, nomeadamente a rua da Constituição, desde a Praça Marquês até à rua Antero de Quental. A eficiência mediu-se pela comparação de duas situações, a circulação e comportamento das correntes de tráfego com o sistema em funcionamento normal e com o sistema desativado. Por sua vez, o indicador utilizado que permitiu avaliar o sistema, foi o nível de serviço obtido pelo atraso médio por veículo em cada ramo de cada interseção. Para determinação do atraso, foram testados diferentes métodos, para se tentar perceber qual aquele que melhor se adequava à situação e que exigia menor número de recursos humanos. À frente serão exaradas algumas conclusões acerca da metodologia de cada um deles e condicionantes que levaram à não utilização de todos os métodos. Depois de aplicadas as metodologias que permitiram determinar o nível de serviço em cada grupo semafórico das diferentes interseções, percebeu-se que existe uma grande diferença na circulação entre as duas situações, sendo que a mais-valia que este sistema apresenta é a coordenação das diferentes interseções que se encontram abrangidas pelas 10 zonas pertencentes ao SIGA.

The effect of demand information sharing in a supply chain under demand uncertainty: a simulation study

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia e Gestão Industrial

A simulation model for lean, agile, resilient and green supply chain management: practices and interoperability assessment

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia e Gestão Industrial

Reframing reverse logistics, reducing costs

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics