SISTEMA BASEADO EM CONHECIMENTO PARA MELHORIA DE PROCESSOS EM MICROEMPRESAS

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1 SISEMA BASEADO EM CONHECIMENO PARA MELHORIA DE PROCESSOS EM MICROEMPRESAS Geovane Griesang (UNISC) jean carlo benetti (UNISC) Rejane Frozza (UNISC) Ederson Luis Posselt (UNISC) Este trabalho apresenta o mapeamento e modelagem do conhecimento especialista referente ao concerto de máquinas de lavar roupa. O referido escopo foi contemplado com objetivo de auxiliar as pessoas a identificarem possíveis problemas relaciionados ao mal funcionamento da máquina, a fim de atingir melhorias no processo da uma microempresa. O sistema especialista desenvolvido foi validado utilizando casos fictícios e reais. A modelagem deste conhecimento especialista foi realizada mediante uso do software Expert SINA. Palavras-chaves: Sistema especialista, modelagem de conhecimento especialista, gestão para melhoria de processos

2 1. Introdução Na rescente configuração de negócios das empresas, é cada vez mais importante a valorização do conhecimento, tanto na organização, na estratégia, e na competividade entre as companhias (WU e LIN, 2009; DRUCKER, 1997; NONAKA, 1994). Contudo, Cortimiglia et. al. (2006) se baseiam em Davenport e Prusak (1998) para destacar que Gestão de Conhecimento (GC) é um fator de grande importância para a sobrevivência das atuais organizações. Um sistema baseado em conhecimento tem por objetivo extrair informações de um ou mais especialistas humanos referentes a um determinado domínio. Desta forma, essa informação obtida é organizada e armazenada em uma base de conhecimento. Portanto, uma das funções dos sistemas inteligentes é a recuperação de informações para o auxílio à tomada de decisões (REZENDE, 2003). Neste contexto, o trabalho de Urnau et. al. (2010) propõe o uso da técnica de raciocínio baseado em casos, como modelo de representação e de manipulação do conhecimento, no intuito de auxiliar os processos de tomada de decisão no setor comercial de uma empresa. Por outro lado, o trabalho de Baierle et. al. (2011) visa a criação de um método de tratamento de dados dentro da empresa, usando técnicas de inteligência competitiva, com o auxílio de sistemas baseados em conhecimento. Com isso, as companhias com mais competência na gestão de informação e que souberem criar estratégias que venham ao encontro das necessidades da empresa e dos clientes terão maiores condições de atuação. Um sistema especialista (SE) é um sistema baseado em conhecimento e possui a capacidade de emular a estratégia de resolução de problemas de um especialista humano e é composto por uma base de conhecimento formada de fatos, regras e heurísticas sobre determinado domínio (FEIGENBAUM, 1981). Os SE podem ser divididos em três partes: base de regras, memória de trabalho e um motor de inferência. A base de regras e a memória de trabalho são chamadas base de conhecimento e o motor de inferência é responsável por inferir conhecimento sobre as regras presentes nesta base. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo mapear e modelar um sistema baseado em conhecimento para a melhoria de processos em Microempresas (ME). Portanto, o conhecimento de um determinado especialista humano foi utilizado para o desenvolvimento e validação do SE proposto. Contudo, a modelagem do conhecimento adquirido tem como intenção auxiliar a identificação de possíveis problemas relacionados ao mau funcionamento de máquinas de lavar roupas. Desta forma, o software Expert Sinta foi usado com o objetivo de auxiliar o processo de criação e validação das regras de produção. Os principais objetivos do SE proposto é auxiliar funcionários novos; capacitações; triagem inicial do problema; e orçamento inicial. A metodologia utilizada para desenvolver este trabalho é de caráter exploratório, visto que proporciona maior familiaridade com o problema analisado e o procedimento aplicado é o estudo de caso, o qual consiste em uma investigação detalhada de uma ou mais organizações, ou grupos dentro de uma organização para prover a análise do contexto e dos processos envolvidos no fenômeno em estudo (GIL, 2002; WAZLAWICK, 2008). O artigo está organizado da seguinte maneira: a seção 2 apresenta características do software 2

3 utilizado para modelar o SE, enquanto a seção 3 aborda a descrição do problema. Já a seção 4 apresenta as variáveis utilizadas para modelar o SE. A seção 5 apresenta alguns resultados e exemplos homologados com a ajuda do especialista humano e, por fim, as considerações finais são discutidas na seção Características do Ambiente Expert SINA O Expert SINA é uma ferramenta visual utilizada para modelar sistemas especialistas, e utiliza regras de produção associadas a cálculos de probabilidade para criar o modelo de representação do conhecimento. Este software foi desenvolvido pelo Grupo SINA, do Laboratório de Inteligência Artificial da Universidade Federal do Ceará (LIA-UFC). O programa em questão é classificado como um sistema de classificação ou diagnóstico e possui as seguintes características (SPIRLANDELLI, 2011): Utilização do encadeamento para trás (backward chaining). Utilização de fatores de confiança. Ferramentas de depuração. Possibilidade de incluir ajudas online para cada base. Este ambiente utiliza um mecanismo denominado máquina de inferência, o qual apresenta ao usuário uma sequência de menus com respostas condizentes com o caso em questão. A descrição do problema prático abordado neste artigo é apresentada a seguir. 3. Descrição do problema: SE para auxiliar no conserto de máquinas de lavar roupas Uma empresa localizada na cidade de Venâncio Aires/RS desejava obter um software para auxiliar seus funcionários no conserto de máquinas de lavar roupas. Portanto, um SE foi desenvolvido com base nas informações fornecidas pelo proprietário da empresa (especialista humano do sistema), com mais de 30 anos de experiência na área. Neste cenário, o SE deve sugerir as possíveis soluções para os problemas de uma máquina, tendo como base perguntas respondidas pelo funcionário/cliente através de sua iteração com o ambiente. No final do processo, o SE deve ser capaz de sugerir os componentes a serem trocados/consertados por um funcionário da empresa em questão. Para modelar o cenário proposto, são apresentados alguns dados fornecidos pelo especialista humano. 3.1 ipos de máquinas de lavar roupas Existem diversos tipos, marcas e modelos de máquina, entretanto, neste trabalho, os equipamentos foram divididos em três grupos, com base nas características de cada máquina. Essa divisão foi sugerida pelo próprio especialista humano, já que as máquinas apresentam o mesmo conjunto de peças e mesma ideia de funcionamento. Com isso, as máquinas foram classificadas em: Máquina simples: Possuem apenas uma função, ou seja, apenas lavam e não centrifugam. Alguns modelos possuem mais funcionalidades se comparado a outros modelos, no entanto, não são suficientes para que sejam classificados em um grupo mais completo. Pode-se citar o exemplo de algumas máquinas que possuem timer apenas para 3

4 controlar o tempo de lavagem, enquanto, em máquinas mais completas essa peça controla diferentes funcionalidades. Máquina com tampa: A roupa é colocada pela parte superior da máquina. Possuem mais funcionalidades que a máquina simples, pois possuem processos de centrifugação e enxague, por exemplo. Máquina com porta: A roupa é colocada pela parte frontal. Esse tipo de máquina possui praticamente as mesmas características e funcionalidades das máquinas com tampa, no entanto, podem usar um conjunto diferente de peças para uma determinada função. Por exemplo: uma máquina com porta possui uma trava na própria porta para acionar o seu funcionamento, enquanto as máquinas com tampa possuem um interruptor na tampa. Portanto, a primeira pergunta do SE vai ser referente ao tipo de máquina, onde o usuário terá que responder com que tipo de máquina ele está trabalhando. A partir desta resposta, o SE pode direcionar suas perguntas às características da máquina escolhida. O próximo tópico especifica possíveis problemas que uma máquina pode apresentar. 3.2 Especificação dos possíveis problemas Uma máquina pode apresentar diversos e simultâneos problemas, ou seja, ela pode estar vazando e não lavando, assim como pode não estar lavando por causa de um vazamento que acabou queimando o motor. Uma máquina também pode apresentar um problema e ter uma solução diferente de outra máquina, assim como uma máquina pode possuir um conjunto de peças e outra pode não possuir. Portanto, percebe-se que, sugerir uma possível solução não é uma tarefa trivial. Por isto, a presença de um especialista humano torna-se tão importante para este tipo de sistema. As informações passadas por esta pessoa devem ser analisadas cuidadosamente para que o resultado esperado possa ser alcançado. Além disto, os resultados obtidos pelo sistema devem ser confrontados com a solução real, verificando se a solução foi corretamente sugerida. Com base nas informações fornecidas pelo especialista, pôde-se desenvolver uma tabela com os principais problemas e soluções. ais informações foram diferenciadas para cada tipo de máquina. A abela 1 apresenta uma legenda para cada tipo de máquina, onde S determina um tipo de máquina simples, um tipo de máquina com tampa e P um tipo de máquina com porta. ipo de máquina Máquina simples abela 1 Sigla para cada tipo de máquina Máquina com tampa Máquina com porta Sigla A abela 2 exibe uma legenda dos problemas de uma máquina, onde a numeração da coluna 1 (código do problema) representa o problema descrito na coluna 2 (descrição do problema). S P 4

5 abela 2 Legenda de problemas Código Descrição do problema 01 Não liga 02 Não lava 03 Sem força para lavar 04 Sem força para centrifugar 05 Lava e não centrifuga 06 Faz barulho ao centrifugar 07 Não tira água 08 Não entra água 09 Cheiro de queimado (ao entrar água) 10 Cheiro de queimado (ao tirar água) 11 Cheiro de queimado (ao lavar) 12 Cheiro de queimado (ao centrifugar) 13 Vazamento A abela 3 apresenta uma relação entre problemas e possíveis soluções referentes às máquinas, onde as colunas apresentam os problemas e as linhas apresentam as possíveis soluções (peças a serem trocadas ou consertadas). Produto problema Interruptor liga/desliga Puxador porta imer Correia Retentor motor Fiação Interruptor tampa com da do da S P S S 5

6 Produto problema Batedor (Agitador) Motor Capacitor motor com do Válvula entrada água Pressostato Cano pressostato do Placa eletrônica Pino da tampa Bomba drenagem Atuador freio Solenoide Mangueira saída Mangueiras internas Retentor caixa Guarnição porta Rolamento motor ubo da caixa Eixo da caixa Rolamento caixa Eixo quebrado Rolamento eixo do de da da do da do S rava da porta P P P P P P P P P P P P 6

7 abela 3 Relação entre problemas e possíveis soluções Através dos dados apresentados na abela 3, pode-se observar que as máquinas simples não possuem problemas e soluções referentes às operações de centrifugação, entrada e drenagem (saída) de água. Entretanto, apenas as máquinas simples possuem problema no interruptor liga/desliga, pois as máquinas mais completas controlam o acionamento da máquina pelo timer. A abela 3 ainda demonstra que as máquinas com tampa não lavam se a válvula de entrada da água não estiver funcionando, assim como não lava se o pressostato ou o cano deste estiverem com problema. Isto pode ser justificado pelo fato desse tipo de máquina apenas iniciar o processo de lavagem quando o nível da água for atingido. Ainda pode-se observar que há o problema de correia, tanto no processo de lavagem quanto no processo de centrifugação. Isto ocorre frequentemente, já que a correia pode ter arrebentado durante o processo de centrifugação. A seção 4 apresenta a modelagem realizada sobre os problemas e soluções especificados nesta seção. 4. Modelagem do SE Além de participar da especificação dos problemas e soluções, o especialista humano contribuiu na elaboração das perguntas, opinando sobre as questões elaboradas, assim como a sua ordem de execução. Constantes ajustes foram feitos com auxílio do especialista, corrigindo algumas falhas e melhorando outras ideias. A abela 5 apresenta as variáveis criadas e utilizadas no sistema. A primeira coluna apresenta o nome das variáveis utilizadas, a coluna central mostra uma breve descrição da variável e a terceira coluna indica se a variável faz parte da interface do sistema. Se a variável faz parte da interface do sistema, uma pergunta referente a essa variável é exibida na tela. Nome da variável Descrição Interface MaqCompleta PergCheiroCentrifuga PergCheiroLava PergEntraAgua Indica se a máquina é completa. Há cheiro de queimado na máquina? Pergunta exibida se há algum problema de centrifugação. Há cheiro de queimado na máquina? Pergunta exibida se há algum problema de lavagem. Está entrando água na máquina? Pergunta exibida se há algum problema de lavagem. PergMaqCentrifuga A máquina está centrifugando? Sim PergMaqLava A máquina está lavando? Sim PergMaqLiga A máquina está ligando? Sim PergemAgua em água na casa? Sim Sim Sim Sim 7

8 Nome da variável Descrição Interface PergemLuz em luz na casa? Sim PergipoMaq Qual o tipo de máquina? Sim PergiraAgua PergVazamento RespCheiroCentrifuga RespCheiroLava RespEntraAgua RespMaqCentrifuga RespMaqLava RespMaqLiga RespemAgua RespemLuz RespipoMaq RespiraAgua RespVazamento SistemaEspecialista A máquina está tirando água? Pergunta exibida se há algum problema de centrifugação. A máquina está vazando? Pergunta exibida na centrifugação e lavagem. Indica se a máquina está com problemas de centrifugação e apresentou cheiro durante este processo. Indica se a máquina está com problemas de lavagem e apresentou cheiro durante este processo. Indica se a máquina está com problemas de lavagem e não está entrando água na máquina. Indica se a máquina centrifuga, não centrifuga, não tem força para centrifugar, ou se faz barulho ao centrifugar. Indica se a máquina lava, não lava, ou se não tem força para lavar. Indica se a máquina liga. Indica se na residência tem água. Indica se na residência tem energia elétrica. Resposta da variável PergipoMaq. Indica se a máquina está com problemas de centrifugação e não está tirando água. Indica se há vazamento. abela 5 Lista de variáveis utilizadas no SE Apresenta as possíveis soluções. Portanto, o SE foi desenvolvido com um total de 67 regras, que vão desde regras específicas para cada tipo de máquina até regras gerais (qualquer tipo de máquina). A abela 6 apresenta o conjunto de regras definidas para o SE desenvolvido. As possíveis soluções apresentadas na tabela seriam a troca ou conserto das peças que apresentaram problema. Sim Sim Regra Descrição Definirem o tipo de máquina: simples, com tampa ou com porta; completa ou 8

9 Regra Descrição simples Possíveis soluções para máquinas que não ligam Como a máquina liga, essas regras definem se ela lava, não lava ou se não tem força para lavar Possíveis soluções para as máquinas simples Verifica se entra água. Possíveis soluções, caso não entre água Como a máquina liga, não lava e entra água, essas regras indicam uma possível solução, com base em outras informações fornecidas para o usuário, como por exemplo: se a máquina tem cheiro de queimado ou se está vazando Possíveis soluções das máquinas que não possuem força para lavar. 50 Verifica se uma máquina completa está centrifugando, não está centrifugando, parece estar fazendo força para centrifugar, ou se está fazendo barulho ao centrifugar Possíveis soluções para máquina que faz barulho ao centrifugar Possíveis soluções para máquina que não tem força para centrifugar Possíveis soluções para máquina que não centrifuga. 60 Verifica se a máquina está tirando água Possíveis soluções para máquina que não centrifuga e não tira água Possíveis soluções para máquina que possui vazamento. 67 Problema pode ser na guarnição da máquina com porta (vazamento). abela 6 Lista de regras utilizadas no SE A próxima seção apresenta um conjunto de testes/exemplos de execução do SE desenvolvido. 5. Resultados e exemplos Para a validação do SE, alguns testes e exemplos foram realizados, inclusive com a implantação do sistema na oficina de propriedade do especialista humano. Em um primeiro momento, apenas simulações foram realizadas, através de problemas fictícios. O Quadro 1 exibe um exemplo fictício para verificar o problema de uma máquina simples. Pode-se observar as perguntas realizadas pelo SE e as supostas respostas do funcionário (FU). É importante destacar que o funcionário apenas seleciona a resposta desejada. Por fim, podese observar as possíveis soluções apresentadas (peças a serem consertadas/trocadas). 9

10 Problema 1: Máquina simples apresentou cheiro de queimado e, depois disto, parece não ter força para lavar. Perguntas e respostas: SE: Qual o tipo de máquina com problema? FU: Máquina simples. SE: A máquina está ligando? SE: A máquina está lavando? FU: Máquina lava, mas parece não ter força. SE: Há cheiro de queimado na máquina? SE: Há vazamento de água na máquina? FU: Não. Provável solução: Conserto ou troca dos seguintes itens: Capacitor do motor ou o próprio motor. Quadro 01 Exemplo 1: máquina simples não tem força para lavar (exemplo fictício) O Quadros 2 abordada o problema fictício de uma máquina com tampa que possui vazamento. É possível observar que o único problema da máquina é o vazamento. Portanto, apenas itens relacionados a vazamento são sugeridos para troca ou conserto. Problema 2: Máquina com tampa está com vazamento. Perguntas e respostas: SE: Qual o tipo de máquina com problema? FU: Máquina com tampa. SE: A máquina está ligando? SE: A máquina está lavando? FU: Sim, máquina está lavando. SE: A máquina está centrifugando? SE: A máquina está tirando água? SE: Há vazamento de água na máquina? Provável solução: Pressostato, cano do pressostato, bomba drenagem, mangueira de saída, mangueiras internas e/ou retentor da caixa. Quadro 02 Exemplo 2: máquina com tampa possui vazamento (exemplo fictício) O Quadro 3 apresenta o problema fictício de uma máquina com porta que possui vazamento. Este quadro apresenta as mesmas soluções utilizadas para resolver o Quadro 2, no entanto, 10

11 acrescenta a guarnição, existente apenas nas máquinas com porta. Problema 03: Máquina com porta está com vazamento. Perguntas e respostas: SE: Qual o tipo de máquina com problema? FU: Máquina com porta. SE: A máquina está ligando? SE: A máquina está lavando? FU: Sim, máquina está lavando. SE: A máquina está centrifugando? SE: A máquina está tirando água? SE: Há vazamento de água na máquina? Provável solução: Pressostato, cano do pressostato, bomba drenagem, mangueira de saída, mangueiras internas e/ou retentor da caixa e guarnição da porta. Quadro 03 Exemplo 03: máquina com porta possui vazamento (exemplo fictício) Além dos testes fictícios, testes reais também foram realizados, onde os funcionários da oficina utilizaram o sistema. Pode-se destacar o caso real apresentado no Quadro 4, onde o funcionário precisava consertar uma máquina com tampa que não estava lavando. O Quadro 4 apresentou um resultado muito interessante, pois considerou as seguintes peças como possíveis problemas da máquina: válvula de entrada da água, pressostato e cano do pressostato. Esse conjunto de itens controlam o nível da água e apenas máquinas com tampa iniciam o processo de lavagem após o nível de água ser atingido. Como o problema real era o cano do pressostato que estava furado, o SE acertou em seu diagnóstico. Problema 4: Máquina com tampa não está lavando. Perguntas e respostas: SE: Qual o tipo de máquina com problema? FU: Máquina com porta. SE: A máquina está ligando? SE: A máquina está lavando? FU: Não, máquina não está lavando. SE: Está entrando água na máquina? SE: Há cheiro de queimado na máquina? FU: Não. SE: Há vazamento de água na máquina? 11

12 FU: Não. Provável solução: imer, correia, fiação, interruptor da tampa, capacitor do motor, motor, válvula de entrada da água, pressostato, cano do pressostato e, placa eletrônica (se possuir). Quadro 04 Exemplo 4: máquina com tampa que não estava lavando (exemplo real) Mediante observações, percebe-se que os resultados apresentados pelo software realmente condiziam com o problema real, ou seja, as peças defeituosas foram sugeridas corretamente pelo sistema. No entanto, em alguns casos, uma quantidade muito grande de peças foi sugerida, ficando evidente que o problema seria uma daquelas peças. Os testes reais foram feitos nos dias 05, 06 e 08 de setembro de Ainda foi possível observar que os funcionários com mais experiência demonstraram maior resistência no uso do sistema. Isto se justifica, pois esses funcionários já adquiriram conhecimento suficiente para serem classificados como especialistas do domínio em questão. Por outro lado, os funcionários com menos experiência aceitaram melhor a ideia. Desta forma, os objetivos principais deste trabalho foram alcançados, pois o SE proposto pode ser usado para as seguintes atividades: Novos funcionários: Funcionários com menos experiência demostraram maior interesse no sistema, pois aceitaram este tipo de aplicação como uma ferramenta auxiliar, ou seja, observaram que o software poderia contribuir e facilitar o diagnóstico inicial do problema de uma máquina. Capacitação: O sistema proposto também pode ser usado em uma etapa de capacitação para novos funcionários da empresa. Isto permite que os futuros funcionários passem por uma etapa de treinamento antes de iniciarem o seu serviço na empresa contratante. riagem inicial: O sistema é útil mesmo nos casos em que o sistema apresenta uma grande quantidade de soluções (peças a serem trocadas/consertadas), pois ao menos oferece uma triagem inicial do problema, deixando a cargo do técnico o aprofundamento no problema. Orçamento inicial: Pode ser usado para informar ao cliente os possíveis problemas de sua máquina, além de possibilitar o fornecimento de um orçamento prévio, pois neste momento, já se tem o conhecimento das possíveis peças a serem trocadas e/ou consertadas. Portanto, os resultados e exemplos foram satisfatórios, como pode ser observado na próxima seção. 12

13 6. Conclusão O SE desenvolvido demonstrou bons resultados, pois conseguiu sugerir possíveis soluções para cada tipo de problema, de acordo com cada tipo de máquina e respostas fornecidas pelo utilizador do sistema. O auxílio do especialista humano durante todo o processo de desenvolvimento e validação foi determinante para o sucesso da solução desenvolvida. No entanto, foi possível observar que os funcionários novos, demonstraram mais interesse no assunto. Por outro lado, os funcionários com mais experiência não viram a necessidade neste tipo de aplicação (exceto o especialista que esteve sempre disposto a ajudar). Contudo, o sistema pode ser muito útil, principalmente no diagnóstico inicial do problema, e consequentemente na sua solução. Então, o SE proposto possui como objetivo: auxiliar os funcionários com menos experiência; capacitação de novos técnicos; triagem inicial de um problema mais complexo; e fornecimento de orçamento inicial aos clientes. Como trabalho futuro, seria possível acrescentar algumas informações, como por exemplo, marcas e modelos. Uma máquina pode variar muito, mesmo dentro de uma mesma marca. Portanto, classificar as máquinas apenas em simples, com tampa e com porta pode ser muito superficial. Além disso, algumas soluções apresentadas pelo SE ficaram genéricas, com muitas possibilidades. Seria interessante aprofundar mais para determinar soluções mais próximas do problema. Uma alternativa seria a elaboração de mais perguntas que, por consequência, poderiam eliminar algumas possíveis soluções sugeridas pelo sistema. Referências BAIERLE, I. C.; FROZZA, R.; BENIEZ, E. O; KIPPER, N. L. M.; O ciclo da produção de inteligência como apoio à estratégia de tomada de decisão organizacional. Revista Produção Online. Florianópolis, SC, v.11, n. 4, p , out./dez CORIMIGLIA, M. N.; DURA, C. C.; GABRIELI, L. V.; iproject - Uma aplicação de tecnologias de Internet para Gestão do Conhecimento em Projetos. XXVI ENEGEP Fortaleza, CE, Brasil, outubro de DAVENPOR,. H.; PRUSAK, L.; Conhecimento empresarial: como as organizações gerenciam seu capital intelectual. Rio de Janeiro: Campus, DRUCKER, P. F; A sociedade pós-capitalista. 6ª ed. São Paulo: Pioneira, FEIGENBAUM, E. & AVRON, B. he Handbook of Intelligence. Vol I GIL, A. C.; Como elaborar projetos de pesquisa. São Paulo: Edição Atlas, NONAKA, I.; A dynamic theory of organizational knowledge creation. Organization Science, v. 5, p , REZENDE, S. O.; Sistemas Inteligentes: fundamentos e aplicações. 1. ed. São Paulo: Manole, SPIRLANDELLI, L. P.; SANOS, G. H. D.; RODRIGUES, L.; BANDOS, M. F. C. Sistemas Especialista: Um estudo de caso com o Expert SINA. Revista Eletrônica de Sistemas de Informação e Gestão ecnológica. Volume 1. março de URNAU E.; KIPPER, L. M.; FROZZA, R.; écnica de raciocínio baseado em caso para auxiliar processos de tomada de decisão estratégica. XXX encontro nacional de engenharia de produção. São Carlos, SP, Brasil, outubro de WAZLAWICK, R. S.; Metodologia de pesquisa para ciência da computação. Rio de Janeiro: Elsevier, WU, I. L.; Lin, H. C.; A strategy-based process for implementing knowledge management: an integrative view 13

14 and empirical study. Journal of he American Society for Information Science and echnology, v. 60, n.4, p ,