artigo 3 - sistemas especialistas - emepro 2014_rev01

7/21/2019 Artigo 3 - Sistemas Especialistas - Emepro 2014_rev01

http://slidepdf.com/reader/full/artigo-3-sistemas-especialistas-emepro-2014rev01 1/12

1

Sistemas especialistas no ambiente industrial: Uma aplicação para

decisão de manutenção em um componente mecânico.

HELDER LOPES OLIVEIRA (Fip-Moc) [email protected]

GIOVANNI HERMANN SOARES (Fip-Moc) [email protected]

PEDRO CÂNDIDO DO NASCIMENTO FILHO (Fip-Moc) [email protected]

Resumo: O presente artigo constitui um resultado de levantamentos e pesquisa acerca da

relação existente entre os sistemas especialistas enquanto metodologia de soluçao e gestão do

conhecimento nas atividades de gestão industrial. Estes sistemas, por se constituirem de

sinteses de conhecimento baseado em especialistas humanos podem proporcionar soluções

onde a avaliação e o conhecimento instrumental humano são imprescindíveis. Desta forma, foi

elaborado um modelo demonstrativo de um sistema especialista simples, baseado em regras,

que poderia oferecer soluções simples para um processo de manutenção de um componente

mecânico industrial.

Palavras-chave: Sistemas especialistas, Decisão, Indústrias

1. Introdução

Uma tomada de decisão se refere a uma escolha feita entre duas ou mais alternativas. As

decisões são tomadas continuamente tanto por indivíduos quanto por grupos. Parte-se de uma

situação problema e através de um processo cognitivo, objetivando-se obter a melhor solução

e ou ação esperada. Ao tomar uma decisão, seja ela organizacional ou pessoal, a tomada dedecisão passa por um processo sistemático (TURBAN, 2005).

Rezende et al (2008, p08) salientam que

“ (...) dentro das empresas o enfoque atual dos sistemas está principalmente nonegócio empresarial e no objetivo de auxiliar os respectivos processos decisórios, umavez que atuam como geradores de modelos de informações para auxilio destes

processos”



2

Os processos gerenciais são traduzidos para os sistemas de informação objetivando

melhorar seja o controle interno da empresa, seja o seu tempo de resposta a todas as flutuações

de mercado, permitindo uma tomada de decisões mais eficaz. (BATISTA, 2006).

Rezende (2008) afirma que todo sistema, usando ou não recursos de Tecnologia da

Informação, que manipula e gera informação pode ser genericamente considerado sistema de

informação. Segundo O’brien (2004), um sistema é um grupo de componentes inter-

relacionados que trabalham rumo a uma meta comum, recebendo insumos e produzindo

resultados em um processo organizados de transformação.

O sistema de informação que será contemplado na pesquisa é ligado ao campo de

inteligência artificial, que utiliza o computador para assistir ou mesmo substituir tomadores de

decisão. Segundo Batista (2006) esses se compõem de softwares que pretendem adquirir

informações em domínios limitados com intuito de construir conhecimento e experiência

humana.

Rezende (2008, p.179) afirma que “os sistemas de apoio à decisão (SAD), também

chamados de Decision Support Systems (DSS) auxiliam o executivo em todas as fases da

tomada de decisão”. Esse suporte possibilita decisões baseadas em fatos e informações

quantitativas que minimizam os riscos e reduzem os erros muitas vezes decorrentes da

subjetividade e limitações humanas.

2.

Revisão da literatura

Segundo (TURBAN, 2005), sistemas especialistas são uma tentativa de imitar os

especialistas humanos aplicando metodologias de raciocínio ou conhecimento sobre uma área

específica. Eles podem apoiar os tomadores de decisões ou substituí-los completamente. Esses

sistemas são a tecnologia de IA (inteligência artificial), mais amplamente aplicada e

comercialmente bem sucedida.

Rezende et al (2008 p.189) conceituam a Inteligência Artificial como um estudo de “difícilcompreensão”. Inicialmente, ela era focalizada em tarefas formais tais como jogos,



3

demonstração de teoremas e raciocínios de senso comum. Posteriormente, ela foi utilizada com

maior manipulação de conhecimentos, com algoritmos de percepção, compreensão da

linguagem natural e a solução de problemas em domínios especializados.

Segundo Russell (1995) a IA é uma das mais novas disciplinas. Ela foi formalmente iniciada

em 1956, quando o nome foi inventado, embora já houvesse trabalho sem curso há cerca de

cinco anos. Na década de 70, ficou claro para os pesquisadores de IA que para conseguir que

seus sistemas resolvessem satisfatoriamente problemas reais, era necessário incorporar neles

grandes quantidades de conhecimentos sobre o problema. Isso fez surgir necessidade de criação

do campo Engenharia do conhecimento que procura formas de usar conhecimentos de

especialistas na solução de problemas complexos. (Passos, 1989, grifo nosso).

A Inteligência Artificial sistematiza e automatiza tarefas intelectuais e, portanto, é potencialmente relevante para qualquer esfera da atividade intelectual humana.

Nesse sentido, ela é verdadeiramente um campo universal. (RUSSEL, 1995, p33).

Na atualidade vem sendo utilizada em projetos de engenharia, descobertas cientificas,

planejamento financeiro, mineração e análise de dados para geração de informações

empresariais, seja em sistemas especialistas seja em sistemas de informação executivos. (RICH

e KNIGHT, 1993).

Rezende et al (2008) salientam que a tecnologia SE representa a última evolução da IA

aplicada a Sistemas de Informação executivos, na qual o computador é utilizado para assistir

ou até mesmo substituir os tomadores de decisão. Ela modela o conhecimento em áreas ou

domínios específicos, geralmente voltados para resolver problemas como os seres humanos,

principalmente em tarefas rotineiras de gestão.

O desenvolvimento de tecnologias aplicadas à IA possibilitou o desenvolvimento de

softwares específicos no tratamento de problemas complexos associados ao conhecimento

humano. Segundo Turban (2005) esses softwares podem alcançar um nível de desempenho

comparável a um especialista humano em alguma área-problema especializada e normalmente

restrita. A idéia básica por trás de um SE é simples: A expertise ou perícia é transferida de umespecialista ou fonte de perícia para o computador. Esse conhecimento é assim armazenado no



4

computador e os usuários podem solicitar o computador para fornecer sugestões específicas

conforme necessário. O computador poderá então efetuar inferências e chegar a uma conclusão.

Depois, como um especialista humano, ele fornece conselhos ou recomendações e, se

necessário, explica a lógica em que se baseia o conselho, podendo possuir desempenho melhor

que qualquer especialista individual. (TURBAN, 2005, p.376).

Os SEs possuem diversas aplicações podendo vir a ser utilizados em qualquer segmento

podendo solucionar inúmeros problemas. Eles são comumente agrupados na literatura

conforme categorias a seguir:

a) Interpretação – infere descrições de situações a partir de um sensor de

informações

b) Projeção – infere conseqüências a partir de situações dadas;

c) Diagnose – infere disfunções a partir de informações;

d) Estrutura – configura objetos sobre restrições;

e) Planejamento – estrutura ações;

f) Monitoramento – compara eventos realizados com esperados;

g) Depuração – prescreve soluções para disfunções;

h) Concerto – execução de planos para administrar soluções prescritas;

i) Instrução – implementa no comportamento de estudantes as categorias de

diagnose, depuração e conserto;

j) Controle – controla o comportamento do sistema.

Os SEs apresentam inúmeros benefícios conforme citado por Turban (2005) abaixorelacionados.

a) Aumento da produção e produtividade – Os SEs podem configurar componentes

para cada pedido personalizado aumentando as capacidades de produção.

b) Maior qualidade – Os SEs podem fornecer orientações consistentes e reduzir os

índices de erros.

c) Confiabilidade – Os SEs não ficam cansados ou enfadados. Prestam atenção nosdetalhes continuamente.



5

d) Capacidade de trabalhar com informações incompletas ou incertas – Mesmo

com uma resposta “não sei”, um SE pode produzir uma solução embora possa

não ser definitiva.

e) Provisão e treinamento – O subsistema de explicação de um SE pode servir como

um dispositivo de ensino e base de conhecimento para iniciantes.

f) Melhoria das capacidades de tomada de decisões e resolução de problemas – Os

SEs possibilitam a integração do julgamento do especialista na análise.

g) Redução do tempo de tomada de decisão – Os SEs normalmente podem tomar

decisões mais rapidamente do que humanos trabalhando sozinhos.

Os elementos fundamentais na estrutura de um sistema especialista são: Base de

conhecimento, motor de inferência e interface com o usuário. (MENDES, 1997).

A utilização dos sistemas de informação já se encontra bastante difundida no ambiente

industrial sob a forma de sistemas de gestão integrada a fim de se obter maior rapidez e

coerência na busca por informações. Porem os sistemas especialistas ainda são pouco conhecido

FIGURA 1 – Estrutura básica de um sistema especialista. Fonte: Mendes (1997)



6

nestes ambientes mesmo sendo um sistema de informação possui uma aplicação mais específica

com um desenvolvimento mais complexo.

Rezende (2008) esclarece que uma metodologia completa e sistematizada se apresenta

de maneira fundamental no desenvolvimento de sistemas de informação. Constitui-se de uma

abordagem organizada para atingir um objetivo, por meio de passos preestabelecidos. É um

roteiro, um processo dinâmico e interativo para desenvolvimento estruturado de projetos,

sistemas ou software. As premissas da metodologia são a modularidade e sua própria existência.

A modularidade não tolera o desenvolvimento de projetos, sistemas ou softwares sem

metodologia. A segunda premissa retrata que sempre um projeto deve ser desenvolvido com

uma metodologia, mesmo que ainda esteja fortemente sedimentada. (REZENDE, 2008).

2.1 Desenvolvimento e Aplicações dos Sistemas especialistas

A arquitetura de sistemas permite a execução de modelo operacional e deve ser

suportada por outros níveis de arquitetura. Essa arquitetura é conceituada por Turban (2005)

como um framework conceitual para a organização da infraestrutura e aplicativos. Se

apresentando como um plano da estrutura e integração dos recursos de TI e aplicativos. Essa

arquitetura pode ser um longo processo, mas ela é necessária para irmos além dela. O

desenvolvimento de métricas serve de auxílio na busca pela eficácia da arquitetura de TI sendo

necessária a documentação do processo e o passo a passo. (TURBAN, 2005).



7

Segundo LIA (2013), a arquitetura mais comum de sistemas especialistas é a que envolve regras

de produção (production rules). Essas regras são simplesmente um conjunto de condições no

estilo SE... ENTÃO..., com a possibilidade de inclusão de conectivos lógicos relacionando os

atributos no escopo do conhecimento e o uso de probabilidades.

Para cada regra se faz necessário associar um fator de certeza na base de conhecimento do SE.

Trata-se de um número de 1 a 100 que demonstra o percentual de certeza descrito na regra.

3. Modelo de aplicação de um sistema especialista em um processo industrial

Para demonstração de aplicação prática da ferramenta no ambiente industrial será

apresentada situação problema hipotética que pode vir a ocorrer. Para tal utilizou-se do

ambiente de manutenção mecânica como cenário da aplicação.Um dispositivo comumente

utilizado na indústria é o redutor de velocidade, sendo seu papel fundamental adequar a rotação

do acionador para a rotação requerida no dispositivo a ser acionado, isso em função das leis da

física quando há redução na rotação ocorre incremento do torque disponível.

FIGURA 3 – Arquitetura de um sistema especialista. Fonte: Mendes (2005)



8

Mudanças nos padrões de ruído e vibração geralmente anunciam uma falha mecânica. Nesse

cenário será aplicada uma lógica de desenvolvimento de sistema especialista em que um técnico

de manutenção mesmo sem profundo conhecimento em redutores de velocidade poderá

diagnosticar de maneira precisa o exato defeito responsável pelo ruído excessivo indesejável

efetuando ação específica evitando danos de maior monta que poderiam danificar todo o

sistema provocando a parada do processo produtivo. (Manutenção & Suprimentos, 2013). Desta

forma podemos estabelecer as regras lógicas para a decisão me problemas tipicos deste

componente.

REGRA 1Se ruído coletado é padrão = simE identificada perda de eficiência = nãoENTÃO parar dispositivo para manutenção = nãoREGRA 2SE ruído vibratório coletado é padrão = não

E Identificada perda de eficiência = simENTÂO parar dispositivo para manutenção = simREGRA 3SE redutor devidamente lubrificado = nãoENTÃO Adicionar óleo lubrificante adequado = simREGRA 4SE redutor devidamente lubrificado = simE óleo lubrificante atende especificação do equipamento = simENTÃO desmontar para manutenção = simREGRA 5SE estado dos retentores = duros e ressecadosOU Estado dos retentores = danificadosENTÃO efetuar a substituição dos mesmos = simREGRA 6SE estado dos retentores = bom estadoENTÃO não efetuar a substituição = simREGRA 7SE estado dos rolamentos = elementos fadigadosOU possui contaminação = simOU falta lubrificação = simENTÃO efetuar a substituição dos mesmos = simREGRA 8SE estado dos rolamentos = bom estadoENTÂO não efetuar a substituição = simREGRA 9SE engrenagem de dente retos = Apresenta erosãoOU engrenagem de dentes retos = Apresenta abrasãoOU engrenagem de dentes retos = Apresenta escamação



9

OU engrenagem de dentes retos = Apresenta escoamentoOU engrenagem de dentes retos = Apresenta enrugamentoOU engrenagem de dentes retos = Apresenta estriamentoOU engrenagem de dentes retos = Apresenta desgaste normalENTÂO efetuar substituição da engrenagem = simREGRA 10SE eixo sem-fim = Apresenta erosãoOU eixo sem-fim = Apresenta abrasãoOU eixo sem-fim = Apresenta escamaçãoOU eixo sem-fim = Apresenta escoamentoOU eixo sem-fim = Apresenta enrugamentoOU eixo sem-fim = Apresenta estriamentoOU eixo sem-fim = Apresenta desgaste normalENTÃO efetuar substituição do eixo sem-fim = simREGRA 11SE Furações e sedes de rolamentos = Apresenta desgaste e perda de medidaE há possibilidade de recuperação =simENTÂO recuperação = enchimento solda e usinagemREGRA 12SE Furações e sedes de rolamentos = Apresenta desgaste e perda de medidaE há possibilidade de recuperação =não

ENTÃO Substituir elementos danificados

Conforme acima demonstrado em conjunto de regras e fluxograma de processos e

decisões o sistema especialista possibilita um desenvolvimento analítico dentro de uma lógica

especialista. Isso possibilita atuar de maneira eficiente sobre o problema em questão auxiliando

na decisão do usuário e reduzindo perda de tempo com processos que poderiam ser

desnecessários ou danosos ao dispositivo. O exemplo em questão busca apenas ilustrar como

um sistema especialista atua buscando otimizar processos de decisão industrial e proporcionar

maior qualidade nas decisões finais. A fundamentação lógica especialista tende a se aperfeiçoar

à proporção que novas regras são inseridas por especialista técnico conforme novos problemas

sejam vislumbrados. Desta forma quanto maior e melhor estruturada estiver a base do

conhecimento, melhor será a qualidade da sugestão de solução para problemas.

4. Conclusão

A constituição de base de conhecimento por usuários especialistas e sua disponibilizaçãoatravés de interface amigável proporciona saídas confiáveis e funcionais aos usuários finais de



10

acordo com as necessidades de cada um. A capacidade do sistema em interpretar informações

de fontes diferenciadas torna o método abrangente e flexível a aplicações diversas.

O uso de sistemas inteligentes apresenta diversas vantagens destacando-se a possibilidade de

utilização sem necessidade de treinamento em função do método intuitivo utilizado pela

metodologia; criação de base de dados com infinitas combinações e melhoria da saída conforme

incremento de regras cadastradas e confiabilidade da informação apresentada podendo ser

utilizada de maneira eficaz como fundamento para tomadas de decisão.

Desta forma foi possível alcançar os objetivos propostos possibilitando a construção de um

modelo embora teórico, se apresentou de fácil compreensão através um uma linguagem simples

demonstrando a lógica especialista e um fluxograma ilustrando o processo do modelo. A

apresentação desta relação entre dois temas possibilitará um maior aprofundamento em

pesquisas posteriores haja vista que os benefícios proporcionados são concretos e que maiores

investimentos se fazem necessários a fim de aprimorar o modelo e posteriormente criar um

simulador real para testes em processos diversos.

Concluí-se que o ambiente industrial, por se tratar de estrutura complexa, necessita cada vez

mais de ferramentas que viabilizem tomadas de decisões fundamentadas e coerentes com a

realidade, auxiliando a gestão na solução de problemas provenientes de processos, pessoas,

equipamentos ou ferramentas. O sistema de apoio à decisão se apresenta a esse ambiente como

uma alternativa de estruturação através da retenção e interpretação da informação por meio deoperadores lógicos que filtram essa informação fomentando uma fonte sólida e confiável para

tomadas de decisões mais precisas e em menor tempo.

Durante o processo de levantamento e verificação de informações tanto para as

tecnologias de sistemas especialistas quanto para os processos decisórios em ambientes

industriais observou-se pouca literatura existente contemplando tais assuntos diretamente

aplicados dificultando assim a pesquisa e a fundamentação bibliográfica do tema.

Em função de não se identificar registros da aplicação de sistemas especialistas em ambientesindustriais foi efetuada a fundamentação baseada em organização de uma maneira mais



11

generalizada e desenvolvido um exemplo de aplicação simples que pode ser aplicada em

indústrias.

5.

Referências

BATISTA, Emerson de Oliveira. Sistemas de Informação: o uso consciente da tecnologia

para o gerenciamento. São Paulo: Ed. Saraiva 2006.

TURBAN,Efraim. Administração de tecnologia da informação: teórica e prática /

tradução de Daniel Vieira – Rio de Janeiro: Elsevier, 2005.

REZENDE, Denis Alcides; ABREU, Aline França de.Tecnologia da informação aplicada a

sistemas de informação empresariais: o papel estratégico da informação e dos sistemasnas empresas.- 5.ed.-São Paulo: Atlas, 2008.

OLIVEIRA, Djalma de Pinho Rebouças de. Sistemas de informação gerenciais;

estratégias, táticas, operacionais. 8. Ed. São Paulo: Atlas, 1992.

RICH, Elaine; KNIGHT, Kevin. Inteligência Artificial. 2 ed.São Paulo: MakronBooks,1993.

O’BRIEN, James A. Sistemas de Informação e as decisões gerenciais na era da internet . 2Edição. São Paulo: Saraiva 2004.

RUSSELL, Stuart J. Artificial Intelligence: A modern approach. New Jersey.Ed. Prentice-Hall;1995.

PASSOS, Emmanuel Lopes. Inteligência artificial e Sistemas especialistas ao alcance de

todos. Rio de Janeiro: Livros técnicos e científicos. Editora Áticas. S.A.,1989.

LIA; (Laboratório de Inteligência Artificial. Expert Sinta: Uma ferramenta para a criação

de Sistemas Especialistas. Disponível em: <HTTP://www.lia.ufc.br/> Acessado em 28março de 2013.

MENDES, Raquel Dias. Inteligência Artificial: Sistemas Especialistas no tratamento da

Informação. Ci. Inf. vol. 26 no. 1 Brasília Jan./Apr. 1997. Disponível

em:<http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S010019651997000100006&script=sci_arttext>Acessado em: 28/04/2013.

http://www.lia.ufc.br/

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S010019651997000100006&script=sci_arttext

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S010019651997000100006&script=sci_arttext

http://www.lia.ufc.br/



12

O’BRIEN, James A. Sistemas de Informação – E as decisões Gerenciais na era da

Internet.1º Edição.São Paulo: Ed. Saraiva,2003.

Manutenção & Suprimentos. Manutenção do redutor de engrenagem com análise devibração. Disponível em: http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/7545-manutencao-do-redutor-de-engrenagem-com-analise-de-vibracao/ acessado em: 15 de maiode 2013.

http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/7545-manutencao-do-redutor-de-engrenagem-com-analise-de-vibracao/






artigo 3 - sistemas especialistas - emepro 2014_rev01

Documents