A Ferramenta Atom-SysVAP

O sistema foi desenvolvido baseado na arquitetura apresentada na Figura 3, onde é possível perceber as entradas e saídas de uma simulação.

Figura 3 - Diagrama da arquitetura

Figura 3 – Diagrama da arquitetura

O Domínio do Sistema é uma representação do sistema real ao qual o plano será executado. O domínio deve ser capaz de expressar todos os comportamentos do sistema e as interações com o ambiente ao qual ele se insere.

O Plano consta de uma sequência de ações/eventos que deve ser executada para que um objetivo possa ser atingido dentro de um sistema. Os planos podem ser gerados por pessoas como gerentes de missão ou por sistemas planejadores autônomos, que fazem o uso de IA.

A Saída é resultado da execução da simulação, onde as ações são enviadas sequencialmente para o Domínio do Sistema, estimulando a transição entre os estados, possibilitando avaliar a situação final do sistema.

O Domínio do Sistema é descrito através de um Domínio de Estados e Transições denominado DET e um Domínio Lógico o DL.

DET – Domínio de Estados e Transições

Os planos operacionais devem ser executados dentro do Modelo DET, que é representado através de MEF. Cada comando gera um evento para MEF, que executa a transição e muda de estado. Essa dinâmica deve representar o comportamento do sistema real, ao qual o plano será executado. Um mesmo DET pode ser usado para avaliação de vários planos.

A Figura 4 apresenta o exemplo didático de um DET para uma máquina de refrigerantes. No exemplo são representados os estados que a máquina pode assumir. Para o funcionamento básico da máquina são necessárias duas moedas de R$ 0,50 centavos, somando um total de R$ 1,00, para que um refrigerante possa ser liberado. O usuário pode escolher o sabor, “Flavor pressed“, ou pedir o dinheiro de volta, “Coin return pressed“.

Figura 4 - Exemplo de um DET para máquina de refrigerante

Figura 4 – Exemplo de um DET para máquina de refrigerante

Dada uma sequência ordenada de ações (o plano), conforme pode ser observado na Figura 5, a execução básica consta de uma simulação das transições entre os estados do domínio.

Figura 5 - Exemplo de um plano operacional válido

Figura 5 – Exemplo de um plano operacional válido

A execução deste plano na máquina de refrigerante tem como resultado alcançar o estado “Freed”, como pode ser observado na Figura 6, um estado final que indica a liberação do refrigerante, um plano válido, considerando a alcançabilidade do estado final.

Figura 6 - Simulação da execução do plano válido

Figura 6 – Simulação da execução do plano válido

Considerando um novo plano, apresentado na Figura 7, é possível observar que o estado “Freed” não é alcançado, se for considerado a alcançabilidade do estado final, esse plano passa a ser inválido, conforme pode ser observado na Figura 8.

Figura 7 - Exemplo de um plano operacional inválido

Figura 7 – Exemplo de um plano operacional inválido

Figura 8 - Simulação da execução do plano inválido

Figura 8 – Simulação da execução do plano inválido

Sob o ponto de vista da alcançabilidade de estados esta abordagem já seria o suficiente para a avaliação do plano, no entanto, é comum encontrar situações em que determinada variável do sistema pode assumir uma grande variação de valores, como, por exemplo, temperatura, carga de uma bateria, velocidade e etc. A modelagem desta situação em uma MEFE levaria o domínio a uma explosão do número de estados. Como forma de solucionar esse problema, a arquitetura propõe a combinação do DET a um DL, onde é possível modelar estes tipos de variáveis.

Desta forma as MEFEs passam a se chamar DET que é executada em paralelo ao DL, constituindo o Domínio do Sistema, conforme pode ser observado na Figura 9.

Figura 9 - Domínio Lógico e Domínio de Estados e Transições

Figura 9 – Domínio Lógico e Domínio de Estados e Transições

DL – Domínio lógico

O Domínio Lógico (DL) é utilizado para descrever algoritmos e lógicas para representação de comportamentos de variáveis contínuas, similar aos “recursos” do planejamento temporal. No entanto, o DL permite a descrição lógica para representação de comportamento, conforme pode ser observado na Figura 9 a variável “amount_of_soda” representa a quantidade de refrigerante da máquina.

O ponto de união do DL e do DET é realizado através de ações dos objetos “estados“, “transições” e “eventos”, que possuem as ações “de entrada” e “de saída“. Nestas ações é possível descrever as lógicas que representam os comportamentos das variáveis continuas.

Durante a simulação o domínio do sistema assume um estado atual. A mudança de um estado para outro gera um evento “de saída” no objeto origem e um evento “de entrada” no objeto destino, conforme pode ser observado na Figura 10.


Figura 10 - Esquema de geração de eventos

Figura 10 – Esquema de geração de eventos

Definição do Plano em formato XML

O plano deve ser escrito em XML conforme os detalhes que podem ser observados na Figura 11.

Figura 11 - Formato do plano de execução

Figura 11 – Formato do plano de execução

O plano é dividido em 4 partes:

  1. Definição do estado inicial e final da MEF principal;
  2. Definição do estado inicial das SubMEFs;
  3. Definição do estado final das SubMEFs.
  4. Definição dos eventos que serão enviados sequencialmente durante a simulação.

Cada evento possui 3 informações importantes:

  1. event: Identifica o evento que será gerado;
  2. milisecDelay: Identifica o tempo de atraso do comando;
  3. rateDelay: Identifica a taxa do atraso. Tempo de atraso é dado por: milisecDelay / rateDelay

O objetivo do plano é definido pelos Estados finais de cada MEF.
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Sobre o Autor

Graduado em Engenharia da Computação pela Universidade do Vale do Paraíba(2006), MBA em Gestão de Projetos pela Fundação Getúlio Vargas(2010) e Mestrado em Engenharia e Tecnologias Espaciais na área de Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais pelo INPE(2013). Possuí experiência na área de Ciência da Computação e Engenharia da Computação, com ênfase em Engenharia de Software, Sistemas bancos de dados e automação. É um grande apaixonado por tecnologia e assuntos relacionados.

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