Memory embedded in Markov models specified in Statecharts: simulation versus analytical approaches

Statecharts are a graphical representation to model reactive systems that respond to external or internal stimuli by changing the state of a given system. Statecharts can be seen as an extension of state-transition diagrams that allows modeling hierarchy, orthogonality, and interdependence. Due to their features to represent reactive systems, Statecharts have been adapted to represent and deal analytically with performance models (reactive systems whose performance is to be evaluated). An interesting feature present in Statecharts is to record the system's state, which cannot be represented in Markov models in a straightforward manner due to its "memory-less" property. The contributions of this paper are: show that Statecharts are a feasible alternative to specify a reactive system so that its performance can be evaluated by both analytical and simulation techniques; show that the inclusion of the memory representation in the Statecharts specification can indeed be made by both analytical and simulation techniques. The results of a case study of a manufacturing system show that the objectives are achieved. Statecharts representam graficamente sistemas reativos que respondem aos estímulos externos ou internos e mudam estados de um dado sistema. Statecharts estendem diagramas de estado com hierarquia, paralelismo e interdependência. Devido às suas características, eles foram adaptados para representar e tratar analiticamente modelos de desempenho (sistemas reativos cujo desempenho deve ser avaliado). Uma característica presente em Statecharts é registrar (ou memorizar) um estado do sistema que não é possível representar numa forma direta em modelos Markovianos devido à sua propriedade de "sem memória". São duas as contribuições deste artigo: mostrar que Statecharts são viáveis para especificar sistemas reativos e avaliar o seu desempenho tanto por técnicas analíticas quanto por simulação; mostrar que a inclusão de representação de memória em Statecharts pode, de fato, ser tratada por abordagens analíticas e de simulação. Um estudo de caso de um sistema de manufatura é considerado para mostrar que os objetivos foram alcançados.