In the development phase of real-world cyper-physical systems, modelling and analysis often plays a vital role. For instance, before a new system is produced and deployed, questions such as ‘what is the probability that the system will fail within its lifetime?’ must be answered. However, modelling formalisms suitable for continuous-time systems that behave stochastically cannot always represent parallelism in an accurate way. Moreover, they often su↵er from problems such as exponentially growing state spaces, intricately coupled transition diagrams and inflexible synchronisation semantics. In order to solve such shortcomings, this thesis introduces a new modelling formalism called the parallel stochastic timed state machine (PSTSM). It is especially suitable for systems that exhibit a modular nature where each module behaves similar to a semi-Markov process, and in such cases can serve as a more natural modelling tool than some popular existing formalisms with the same purpose. It utilises a multi-dimensional state space for explicitly handling parallelism and also allows the modeller to define custom synchronisation semantics in terms of a user-specified function. This enables the combination of several di↵erent semantics under the same uniform representation. Furthermore, methods for automatically generating such a function from well-known synchronisation constructs such as guards and events are presented. In order to analyse the produced models, a succession algebra is developed together with functions that enable looking at subsets of the parallel components separately. Nondeterministic and purely probabilistic cases of the models are explored and an algorithm for extracting the transition diagram of the underlying stochastic process is presented. The stochastic processes are furthermore categorised within well-known classes depending on the synchronisation patterns that the models exhibit.

I utvecklingsfasen av verkliga cyberfysiska system är ofta modellering och analys en viktig komponent. Innan ett nytt system produceras och införs i praktiken måste frågor såsom ”vad är sannolikheten för systemfel inom systemets livstid” besvaras. Däremot saknar ibland formalismer som används för att modellera stokastiska system i kontinuerlig tid förmåga att representera parallelism på ett precist sätt. De besitter dessutom ofta problem såsom ett exponentiellt växande tillståndsrum, invecklat kopplade diagram och oflexibel semantik för synkronisering. För att lösa dessa problem presenteras en ny formalism som vi kallar för parallel stochastic timed state machine (PSTSM). Formalismen är speciellt lämplig för system av modulär natur där varje modul beter sig likt en semi-Markovprocess. I sådana fall kan den fungera som ett mer naturligt modelleringsverktig än vissa populära formalismer som används för samma ändamål. Den använder sig av ett multidimensionellt tillståndsrum för att explicit representera parallellism och möjliggör även en anpassningsbar semantik för synkronisering mellan komponenter, i form av en användardefinierad funktion. Detta gör att flera olika semantiker kan kombineras under en enda gemensam representation. Vidare presenteras metoder för att automatiskt generera funktionen från redan befintliga koncept av synkronisering såsom guards och events. För att möjliggöra analys av de producerade modellerna presenteras även en algebra för efterföljande tillstånd, tillsammans med funktioner för att behandla delmängder av de parallella komponenterna separat. Både icke-deterministiska och rent probabilistiska fall av modellerna utforskas och det ges en algoritm för att framställa tillståndsdiagrammet för den underliggande stokastiska processen. De stokastiska processerna kategoriseras under en mängd välkända klasser beroende på vilka mönster av synkronisering de uppvisar.