BASES CONCEITUAIS PARA O DESENVOLVIMENTO
DE UM SISTEMA ESPECIALISTA PARA INDÚSTRIAS
Wagner Däumichen Barrella Instituto Tecnológico Brasil - Alemanha
Pç. Cel. Fernando Prestes, 110 - 2º andar - Bom Retiro - São Paulo - CEP: 01124-060
abstract: Being considered that, the object of study of the Industrial Engineering consists of the administration of production systems, looking for in the productivity the excellence of the manufacture, necessary for the social balance, it can be said that great technological progresses, reached in the last years, they were centered in the computers and in its use forms. Is also necessary to highlight that, the more significant industrial studies were developed in the way of administering the production, and most of the research activities was in search of relative manufacture flexibility (ex: processing sequence) and taking of decisions (ex.: production mix, amounts and execution dates) correct with larger speed. They put, which one has been noticing it is that the use of the computers in the companies has not been made in the fullness of its possibilities. Worried with eventual conceptual flaws, this research concentrates on the main concepts for the elaboration and development of a specialist system.
área: Gerência da Produção - Gestão da Produção Automatizada palavras-chave: conceitos, sistema especialista, estruturas
1. INTRODUÇÃO
O processo de rápidas mudanças tecnológicas e organizacionais vem, cada vez mais, exigindo que os engenheiros, e administradores industriais, possuam um maior conhecimento e visão global dos processos produtivos, principalmente, para a integração de grupos de máquinas e linhas de produção. Desse modo, o grupo responsável pela administração das empresas tem sido impelido a procurar novas maneiras para estruturar e coordenar as pessoas, materiais, equipamentos e informação envolvidos na produção e na distribuição de bens e serviços. Geralmente, essas atividades incluem, entre outros, a escolha de processos, automatização dos processos, administração do trabalho, segurança, projeto do produto, e da fábrica, e manutenção.
Entendendo-se que há uma falha na integração de recursos causando uma utilização parcial de potencialidade, contrariando o que nos sugere as já conhecidas filosofias de CIM (Computer Integrated Manufacturing) e de Engenharia Concorrente, decidiu-se investir num projeto que visasse eliminar essa sub-utilização e capacitasse as empresas a simular e, principalmente, controlar suas diversas condições de trabalho, permitindo assim, otimizar o processo administrativo e aumentar a competitividade frente um mercado globalizado. O escopo da pesquisa será o de estabelecer as formas virtuais da empresa e fornecer ferramentas que permitam a área de planejamento industrial de uma companhia programar e controlar melhor e mais rapidamente a utilização do seu equipamento.
Em decorrência desse trabalho, espera-se também que haja um aumento significativo na velocidade de tomadas de decisões decorrentes das alterações “ambientais” (situação econômica da empresa ou do país, variações cambiais, demanda, consumo, etc.).
Dessa forma, este artigo descreve, de maneira resumida, os pontos considerados principais na elaboração de um sistema especialista onde espera-se poder simular e controlar as situações normalmente encontradas nas companhias.
2. ESTRUTURA ATUAL
Apesar do veloz crescimento do número de novas “ferramentas” computadorizadas e da grande preocupação no sentido de empregar a informática como suporte à tomada de decisões, é comum observar que o uso dessa tecnologia não tem sido feito adequadamente pelos responsáveis pela engenharia industrial, deixando uma lacuna entre os avanços das ferramentas e a sua utilização. Ou seja, o que se tem notado é que a utilização dos computadores nas empresas não tem sido feita na plenitude de suas possibilidades.
Ao iniciar as pesquisas que eliminassem o já citado descompasso entre desenvolvimento e utilização de tecnologia, observou-se que algumas características comuns aos sistemas empregados:
a) A maioria dos sistemas especialistas foi desenvolvido, empíricamente, em empresas cuja atividade comercial é exatamente a de desenvolver softwares (“softhouse”) e não em institutos de pesquisas. O que quase sempre resulta em falta de bases conceituais adequadas.
b) Os sistemas observados possuem uma série de erros conceituais, como por exemplo a possibilidade de troca de critérios de decisão, inflexibilidade de decisões ou dados registrados.
c) Falta de preparação do sistema especialista para ser usado via remota ou por “browser” (Internet).
d) Outro problema observado foi a incompatibilidade de linguagens de programação (ou plataformas de trabalho) com os softwares normalmente já utilizados pela empresa ou comerciais.
Prova disso, é o fato dos usuários (em especial os engenheiros), muitas vezes, utilizarem-se de programas especialistas para chegarem à decisões isoladas, tornando necessário que os resultados obtidos sejam transferidos posteriormente para outros aplicativos e/ou análises. Baseado nesses fatos, o que se pode concluir é que os “softwares” empregados, na sua maioria, não conseguem a integração das várias áreas da empresa e que os mesmos são elaborados para solucionar/eliminar problemas, ou dificuldades específicas de um determinado setor.
3. ESTRUTURA PROPOSTA
A estrutura, aqui proposta, segue os conceitos de flexibilização dos processos de manufatura, tomadas de decisões e organização industrial, além de possibilitar o acesso remoto as bases de dados e metodologias de cálculos do sistema (Habermass, 89).
É interessante destacar que os conceitos de flexibilização são necessários para que o sistema possa ser implementado em qualquer tipo de empresa, além disso, a necessidade de modernização das empresas (atendimento de mercados diferenciados, custos mais baixos, alta qualidade e produtos inovadores) faz com que a organização e, consequentemente, a manufatura sejam capazes de rápidas reações às necessidades mercadológicas identificadas (Killmann, 83).
A outra característica é o acesso remoto aos bancos de dados, assim como a flexibilização a “conectividade” pode ser encarada como uma necessidade de modernização, principalmente no estágio atual de globalização, onde há uma necessidade de obtenção de dados, informações e decisões tão velozes quanto possível.
A figura 1, a seguir, ilustra a estrutura proposta, cuja base conceitual foi pesquisada no trabalho Sistemas Flexíveis de Informações Baseadas em Medidas de Produtividade (Barrella, 1995):
Fig 1. - Modelo Proposto
O sistema proposto, busca aplicar as inovações mais recentes na área de Automação e Controle de Processos de Produção. Em outras palavras, pode-se dizer que essa pesquisa visa o desenvolvimento de sistemas aplicativos integrados, que sejam capazes de facilitar e automatizar o planejamento da produção de uma empresa (Emery; Trist, 83).
Pretende-se assim construir uma “ferramenta computadorizada” para a otimização de processos produtivos que resolva, ou atenue, eventuais problemas causados por restrições na disponibilidade de recursos (equipamento, mão de obra, material, tempo) ou de outra natureza, seguindo os conceitos desenvolvidos por Marshak, (1995).
Dessa forma, a estruturação desse Sistema Integrado de Administração Industrial tem como objetivo principal a resolução de problemas e a simulação de condições rotineiros, a fim de possibilitar um melhor controle através da utilização de técnicas modernas e modelos flexíveis.
Essa ferramenta será na forma de um sistema que terá como característica a preocupação em ser flexível (Martin 91), para poder ser adaptado aos diversos tipos de empresa que o utilizar, além de um destaque especial a ergonomia das telas de interface e a parte cognitiva do seu futuro usuário.
O desenvolvimento do aplicativo deverá seguir políticas e metodologias que permitam que o sistema elaborado seja sustentado por uma estrutura flexível e modular (Ackof, 81).
Conexão Remota Banco de Dados Central
Módulo
Módulo Módulo
Módulo
Cada uma das diversas “entidades” modulares poderá funcionar de maneira independente ou conjunta, formando um sistema completo quando desejado.
Os usuários teriam acesso a praticamente todas as informações do Banco de Dados Central e também poderiam utilizar os vários módulos de cálculos (PCP, Financeiro, Estatística, etc.) para executar suas tarefas (Grudnitski; Burch, 89).
4. - DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA
Na primeira fase, o grupo estabelece os parâmetros básicos de uma empresa que será criada virtualmente, definindo as formas pelas quais ela será gerenciada, assim como a arquitetura da rede de computadores e os módulos de cálculo que deverão ser empregadas na sua administração.
As atividades do grupo deverão ser divididas em três divisões (Engª. Industrial - EI, Matemática - MA e Informática - IE) e consistirão em definições de problemas e critérios de resolução, métodos matemáticos empregados e linguagem e plataformas de trabalho. A figura 2, abaixo, ilustra a Metodologia de desenvolvimento utilizada nas pesquisas:
Fig. 2 - Metodologia de Desenvolvimento
4.1 - Divisão Engenharia Industrial ( E.I. )
A Divisão E.I. é incumbida de identificar os procedimentos de trabalho, análise e decisão existentes nas empresas, procurar quais são os critérios de administração industrial que permitem uma melhor avaliação da situação encontrada e desenvolver parâmetros e indicadores que tornem possível uma classificação dos fatos encontrados para que seja tomada uma decisão eficaz e adequada ao problema.
Dentre os vários assuntos merecedores de atenção, cada um dos abaixo citados terão um módulo (aplicativo) dedicado para seu cálculo:
Processos de Manufatura; Planejamento, Programação e Controle da Produção; Critérios e Métodos para a resolução dos problemas; Layout de Fábrica; Qualidade do Produto e Processo; Escolha dos dados a serem introduzidos no Banco de Dados; Identificação de parâmetros para classificação e análises; Critérios e parâmetros de análises de produtividade; Conceitos de Ergonomia aplicáveis à Informática; Planejamento através do aplicativo; Conexão com o Sistema de Informações; Simulações; Pesquisa Operacional.
Modelos e Lógica Infraestrutura de Informática
Software de utilização geral nas indústrias e empresas
prestadoras de serviços Problemas,
critérios e parâmetros
Além desses, será necessário fazer a escolha de: controles e parâmetros dos elementos e equipamentos de conexão; Integração através de rede de computadores; utilização de meios de comunicação que eliminem problemas de localização (fax, telefone, internet)
4.2 - Divisão Matemática ( M.A. )
A divisão M.A. é encarregada de definir os modelos e metodologias matemáticas que serão utilizadas para a melhoria da programação ou resolução dos problemas encontrados durante a programação da manufatura, indicados pela divisão anterior.
O desenvolvimento desse aplicativo, como dito anteriormente, pretende servir-se de políticas de independência e entre as várias metodologias que possivelmente poderão ser aplicadas, destacam-se: Análise Estatística de Dados; Desenvolvimento e Análise de Algoritmos; Ferramentas Matemáticas (Redes Neurais, Constraint-Nets, Qualitative and Quantitative Dates).
4.3 - Divisão Informática ( I. E. )
Já a terceira divisão (chamada de Infra-estrutura ou Informática) está incumbida de tornar o modelamento e a lógica desenvolvida pela divisão Matemática em programa de computador, utilizando linguagens de programação modernas e de fácil utilização.
Essa divisão trabalhará sempre baseando-se nos conceitos de Qualidade de “software”, o que implicará no trabalho conjunto com o setor E.I. que será posteriormente o usuário do sistema desenvolvido.
O desenvolvimento desse aplicativo deverá seguir algumas políticas e metodologias de independência modular, ou seja, os diversos módulos do programa serão projetados para funcionar isoladamente ou agrupados através de uma estrutura principal, formando um sistema completo quando desejado.
Isso incluirá atividades de pesquisa nas seguintes áreas: Desenvolvimento de sistemas em linguagens de alto nível (LISP, C++, Smalltalk, etc.); Qualidade de Software; Redes de computadores; Sistemas Flexíveis de Informação; Sistemas de introdução de dados; Desenvolvimento e análise de algoritmos; Planejamento através do aplicativo; Definição e escolha dos critérios a serem utilizados; Apresentação dos resultados; Conexão com o Sistema de Informações.
4.4 - Vantagens da Metodologia Aplicada
Entre as principais vantagens dessa metodologia citam-se as seguintes:
a) o processo seja sistematicamente dividido em três fases e indica o que deve ser
feito em cada uma.
b) fornece notações completas, simples e bem definidas para os seus modelos. c) fornece ferramentas de gerência para o desenvolvimento, nas quais as fases
possuem técnicas próprias e se destinam a diferentes aspectos da tradução que precisa ser feita para que o documento de requisitos se transforme em um código executável.
Tendo esse procedimento em mente, a divisão IE deverá estruturar o programa aplicativo, levando em consideração as características abaixo:
1) um programa ”Gerenciador de Módulos” que controlará todos os programas modulares desenvolvidos em estágio posterior. Esse ”Gerenciador” será composto por uma interface gráfica amigável e um controlador de banco de dados diversos.
2) A segunda parte será constituída pelos módulos especialistas que serão desenvolvidos independentemente e personalizáveis.
O controle de entrada e saída de dados, a manipulação de dados no BCD (banco central de dados) a interface com o usuário, inclusão ou remoção de módulos e modelamento da fábrica também são da responsabilidade do “Gerenciador”.
Os módulos seguindo um padrão I/O, que será estabelecido posteriormente, deverão ser versáteis, ou seja, poderão realizar desde a organização de dados até sugerir tomadas de decisões complexas sobre o gerenciamento da empresa, conforme especificado pela divisão
E.I..
A pesquisa deverá resultar num sistema capaz de trabalhar sob as plataformas Windows e/ou UNIX (entre outras opcionais), e, como nos sugerem as filosofias organizacionais, possuir uma estrutura modular, ou seja, será constituída por vários módulos para a resolução de diferentes, porém comuns, problemas do dia-a-dia da Engenharia Industrial.
5. - INTEGRAÇÃO SISTEMA X USUÁRIO
Encerrando a apresentação desse primeiro resumo, não podemos deixar de destacar que a integração, entenda-se interface, do sistema especialista com o usuário é sem sombra de dúvida um ponto tão importante quanto os parâmetros e cálculos que o sistema irá realizar. Isso porque não basta ter a tecnologia é preciso também saber como utilizá-la. Para isso, tanto a Ergonomia quanto a Ciência Cognitiva, são essenciais para o desenvolvimento deste projeto (Van der Veer, 92).
Para chegar a um melhor uso dos aplicativos é indicado que sejam utilizadas algumas metodologias e instrumentos que irão facilitar o uso posterior de tais “módulos”.
Entre vários estudos sobre a interface ergonômica entre “homem - software” destaca-se a análise de Roger (86), que face a sua abrangência, deve ser utilizada quando se fala em programação de um novo software.
A aplicação das ferramentas ergonômicas, abaixo citadas, consegue reduzir, ou até mesmo eliminar, uma série de conflitos e desconfortos futuros.
Parâmetros de análise na interface homem - computador 1. Organização de dados 1.1 Codificando informação 1.1.1 Código de cores 1.1.2 Código de formas 1.1.3 Código de blink 1.1.4 Código de luminosidade 1.1.5 Códigos alfanuméricos 1.2 Densidade da informação 1.3 Rotulação 1.4 Formato 1.4.1 Prompt 1.4.2 Dados tabulares 1.4.3 Gráficos 1.4.4 Dados textuais 1.4.5 Dados numéricos 1.4.6 Dados alfanuméricos 1.5 Layout da tela 2. Módulo de diálogos
2.0 Escolha do módulo de diálogos 2.1 Preenchimento de formulários
2.1.1 Valores default 2.1.2 Feedback
2.1.3 Layout de tela
2.1.4 Procedimento de entrada de dados 2.1.5 Movimento de cursor 2.2 Investigação do computador 2.3 Seleção de menu 2.3.1 Ordem de opções 2.3.2 Seleção de códigos 2.3.3 Layout do menu 2.3.4 Conteúdo do menu 2.3.5 Controle de seqüência 2.4 Linguagens de comando 2.4.1 Organização de comandos 2.4.2 Nomenclatura dos comandos 2.4.3 Defaults 2.4.4 Orientação de editores 2.4.5 Controle do usuário 2.4.6 Operação de comando 2.4.7 Dispensa do sistema 2.4.8 Operações especial
2.5 Linguagens interrogatórias formais 2.6 Linguagem natural restrita
3. Dispositivo de entrada dos usuários
3.0 Procedimento de entrada de dados
3.1 Dispositivo de seleção de entrada 3.2 Teclados
3.2.1 Funções chaves especiais 3.2.2 Controle do cursor
3.3 Controles pontuais diretos 3.4 Controles contínuos 3.5 Tabelas gráficas 3.6 Analisadores de vozes
4. Feedback & Administração de erros 4.1 Feedback
4.1.1 Mensagens de status 4.1.2 Mensagens de erro 4.1.3 Saídas de cópias rígidas
4.2 Recuperação de erros
4.2.1 Correção imediata pelo usuário 4.2.2 Procedimento de correção do usuário
4.2.3 Medição e checagem automática de erros
4.2.4 Correção automática 4.2.5 Comandos amontoados
4.3 Controle do usuário 4.4 Ajuda e documentação
4.4.1 Documentação off line 4.4.2 Documentação on line
4.5 Ajudas do computador
4.5.1 Ajuda na correção 4.5.2 Ajuda na decisão 4.5.3 Ajuda na entrada gráfica
5. Segurança & prevenção de desastres 5.1 Comandos de cancelamento
5.2 Verificação de ambigüidade ou ações destrutivas 5.3 Controle de seqüência
5.4 Falhas de sistema
6. Usuários múltiplos
6.1 Separando mensagens / entradas 6.2 Separando áreas de trabalho 6.3 Registro de comunicações
6. COMENTÁRIOS FINAIS
As bases conceituais e metodologias, citadas neste documento, podem ser consideradas com um conjunto mínimo de “normas de trabalho” as quais darão condições para um grupo de pesquisadores iniciar o desenvolvimento de um Sistema Especialista. A aplicação de tais conceitos, aliados as técnicas e conhecimentos de Engenharia, Matemática e Informática, permite a realização mais fácil e qualificada de trabalhos na área de automação da administração. Também não é exagero dizer que dentro de pouco tempo, o grau de automação e a qualidade do sistema especialista utilizado sejam considerados como um dos principais fatores de sucesso das empresas.
7. - Bibliografia
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