UNIVERSIDADE POSITIVO NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO

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1 UNIVERSIDADE POSITIVO NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO IRINEU KOPIETZ Automação de Vendas no Varejo: Comparando RFID x Decodificação de Imagens Curitiba 2011

2 UNIVERSIDADE POSITIVO NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO IRINEU KOPIETZ Automação de Vendas no Varejo: Comparando RFID x Decodificação de Imagens Trabalho de Conclusão de Curso Prof. Alessandro Brawerman Orientador Curitiba, dezembro de 2011.

3 UNIVERSIDADE POSITIVO Reitor: Prof. José Pio Martins Vice-Reitor e Pró-Reitor de Administração: Prof. Arno Antônio Gnoatto Pró-Reitor de Graduação: Prof. Renato Casagrande Diretor do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas: Prof. Marcos José Tozzi Coordenador do Curso de Engenharia da Computação: Prof. Leandro Henrique de Souza

4 TERMO DE APROVAÇÃO Irineu Kopietz Automação de Vendas no Varejo: Comparando RFID X Decodificação de Imagens Monografia aprovada como requisito parcial à conclusão do curso de Engenharia da Computação da Universidade Positivo, pela seguinte banca examinadora: Prof. Alessandro Brawerman (Orientador) Prof. Amarildo Geraldo Reichel (Membro) Prof. Valfredo Pilla Jr. (Membro) Curitiba, 05 de dezembro de 2011.

5 Agradecimentos Aos meus familiares, professores e amigos.

6 Sumário Lista de Abreviações e Siglas...viii Lista de Figuras... ix Resumo... x Abstract... xi 1. Introdução Fundamentação Teórica Código de Barras RFID Android Web Service ZXing Tecnologia de comunicação Wi-Fi Cliente-servidor Smartphone Trabalhos relacionados Future Store Billabong Store Shopping Iguatemi Alphaville Aplicativo BuscaPé para Android Especificação Técnica Visão Geral do Projeto Hardware Diagrama de blocos Projeto de hardware Software Análise do sistema Diagrama de casos de uso vi

7 Diagrama de classes Diagrama de sequência Protocolo de comunicação Modelo Entidade Relacional MER Testes e validações Leitura do código de barras utilizando a câmera fotográfica do celular Leitura do código de barras utilizando leitor de etiquetas RFID Teste de desempenho e escalabilidade aplicativo Android Teste de gasto de tempo total para realizar uma compra Comparação metodológica Conclusão Referências Bibliográficas vii

8 Lista de Abreviações e Siglas Hz MHz KHz A ma V h cm mm GPS Hertz Mega Hertz quilo Hertz Ampère Mili ampère Volts Hora Centímetro milímetro Global Position System viii

9 Lista de Figuras Figura 1: Código de barras EAN Figura 2: Produto da loja Billabong com etiqueta RFID Figura 3: Ponto de consulta de produtos no interior da loja Figura 4: Representação gráfica do funcionamento do sistema de compras utilizando a leitura de códigos de barras por leitor de RFID Figura 5: Representação gráfica do funcionamento do sistema de compras utilizando leitura de código de barras através de fotografia Figura 6: Diagrama de blocos simplificado do sistema Figura 7: Smartphone Samsung Galaxy Figura 8: Aplicativo Connectfy, usado para transformar um computador num hotspot. 31 Figura 9: Leitor RFID StrongLink SL Figura 10: Etiqueta RFID StrongLink SLK Figura 11: Diagrama de casos de uso Figura 12: Diagrama de classes básico Figura 13: Diagrama de sequência representando a interação entre o cliente e a loja Figura 14: Diagrama entidade relacional do projeto Figura 15: Imagem de um código de barras EAN-8 tirada com uma câmera fotográfica com resolução de 2 megapixels Figura 16: Fotografia de um código de barras EAN-13 com tamanho de 5,5cm de altura por 9,5cm de largura tirada com a mesma câmera fotográfica com resolução de 2 megapixels Figura 17 Leitor RFID 3M Figura 18: Gráfico representando o número de clientes conectados versus tempo de resposta Figura 19: Gráfico representando o tempo total, em segundos, para realizar uma compra, utilizando RFID e a decodificação de imagens ix

10 Resumo O objetivo deste projeto foi fazer a comparação destes dois métodos para a compra/venda de produtos numa rede de varejo. Para tanto é utilizada a leitura do código de barras presente em quase todos os produtos industrializados atualmente. Essa leitura é realizada utilizando a decodificação de uma imagem contendo a ilustração do código de barras, a qual é feita usando a biblioteca ZXing. Também pode ser feita a decodificação do código de barras utilizando um leitor de etiquetas RFID; assim temos duas maneiras diferentes para realizar o mesmo processo. No primeiro método, o aplicativo desenvolvido para smartphone com sistema operacional Android, conecta-se a um Web Service para realizar o procedimento de compra/venda de um produto qualquer. No segundo método a compra/venda é realizada diretamente no servidor da loja, utilizando-se a leitura de etiquetas RFID, correspondentes aos códigos de barras dos produtos. Palavras-chave: Android, RFID, EAN-13, código de barras, automação via celular. x

11 Retail Sales Automation: Comparing RFID x Decoding Images Abstract The objective of this project was to make the comparison of two methods for the purchase /sale of products in a retail chain. For that is used to read the barcode is present in almost all industrial products today. This reading is performed using the decoding of an illustration of the image containing the barcode, which is done using the library ZXing. It can also be made to decode the barcode using a RFID tag reader, so we have two different ways to accomplish the same process. In the first method, the application developed for Android smartphone operating system, connects to a Web Service to perform the procedure for purchase/sale of any product. In the second method the purchase/sale is made directly to the store server, using the reading of RFID tags, barcodes corresponding to the products. Keywords: Android, RFID, EAN-13, barcodes, automation via cell phone. xi

12 12 1. Introdução No sistema de varejo atual, quando a compra de alguns produtos é realizada numa loja, são escolhidos os itens, colocados numa cesta ou carrinho, e encaminha-se até um caixa para registrar a compra e efetuar o pagamento. Nos grandes centros urbanos, os caixas destas lojas formam filas enormes de clientes à espera da sua vez para concretizar sua compra. Imagine não precisar mais esperar 10 ou 15 minutos para ser atendido pelo caixa da sua loja preferida; fazer suas compras sem o uso de carrinhos ou cestas e, além disso, pagar utilizando débito em conta corrente. Pensando nisso, foi desenvolvido um novo estilo para fazer compras nas redes de varejo. Utilizando apenas um aplicativo no celular o cliente poderá realizar suas compras apenas fotografando os códigos de barras dos produtos desejados e colocandoos num carrinho virtual. Após a confirmação da compra, no mesmo aplicativo será realizado o pagamento. Finalizado o pagamento, o cliente dirige-se até o caixa e retira os itens anteriormente adquiridos. Tudo isso simples, rápido e sem precisar empurrar um carrinho ou segurar uma cesta e enfrentar filas enormes. Caso queira, poderá receber suas compras em domicílio num horário pré-estabelecido, aumentando ainda mais a sua comodidade. É esperado que este novo estilo de fazer compras conquiste aqueles que se interessam por maneiras diferentes de realizar as tarefas do dia-a-dia, e também aos lojistas que poderão inovar ao adotarem essa maneira diferente de oferecer a venda de produtos no varejo. Paralelamente, foi projetada outra maneira para se realizar a compra de produtos utilizando a leitura do código de barras, sendo esta através da leitura de etiquetas de RFID; proporcionando certa comparação entre os dois métodos para a realização de compras no varejo.

13 13 2. Fundamentação Teórica O projeto utiliza em sua concepção a fotografia de códigos de barras presentes em todo e qualquer produto posto à venda nas redes de varejo, assim como também a leitura dos mesmos códigos de barras através de leitores RFID. Para que o primeiro método aconteça, tem-se a necessidade do uso de um smartphone com sistema operacional Android e com a disponibilidade de uma câmera fotográfica integrada para que tais fotografias possam ser feitas. Já para o segundo método é necessário o uso de etiquetas de RFID e um leitor de RFID. O principal foco do projeto é a comparação entre a decodificação de códigos de barras através da decodificação de imagens contendo tais códigos, e da leitura de etiquetas de RFID, que também podem contê-los, para a realização de compras nas redes de varejo. Porém, o projeto proposto ainda prevê o uso de um sistema de controle de estoque, como também de um sistema de pagamentos Código de Barras Código de barras é uma representação gráfica de dados numéricos ou alfanuméricos. A decodificação dos dados é comumente feita utilizando um tipo de scanner, o leitor de código de barras, que emite um feixe de luz vermelha que percorre todas as barras. Onde a barra for escura, a luz é absorvida; onde a barra for clara, a luz é refletida para o leitor. Os dados capturados através desta leitura são decodificados na forma de letras, números ou letras e números legíveis ao ser humano (GS1 Brasil, 2011). O formato mais utilizado em nível global, EAN-13, é composto pela combinação de 13 dígitos divididos em quatro partes. Os 3 primeiros dígitos representam o prefixo da organização responsável por controlar e licenciar a numeração no país (A); os próximos dígitos, variando de 4 a 5, representam a identificação do fabricante ou empresa proprietária da marca do produto (B); a terceira parte contendo 4 dígitos identifica o produto produzido pela empresa (C); e por último um dígito verificador (D) (CSB, 2011), conforme mostra a Figura 1.

14 14 Figura 1: Código de barras EAN-13 FONTE: CSB, RFID RFID é uma sigla de "Radio-Frequency IDentification" originária da língua inglesa que em português significa Identificação por Rádio Frequência. Consiste num método de identificação automática através de sinais de rádio, recuperando e armazenando dados remotamente através de dispositivos denominados etiquetas RFID (AIM, 2011). A tecnologia RFID foi criada durante a Segunda Guerra Mundial na Inglaterra com o objetivo de identificar as aeronaves das forças aliadas e distingui-las das aeronaves inimigas (GTA, 2011). Uma etiqueta ou tag RFID é um transponder, um pequeno objeto que pode ser colocado em uma pessoa, animal, equipamento, embalagem ou produto, entre outros. Contém chips de silício e antenas que lhe permite responder aos sinais de rádio enviados por uma base transmissora (AIM, 2011). Além das etiquetas passivas, que respondem ao sinal enviado pela base transmissora, existem ainda as etiquetas semi-passivas e as ativas, dotadas de bateria, que lhes permite enviar o próprio sinal. São bem mais caras que do que as etiquetas passivas e podem ser regraváveis (AIM, 2011) Android Android é um sistema operacional para dispositivos móveis que roda sobre o núcleo Linux. Inicialmente desenvolvido pela Google e posteriormente pela Open

15 15 Handset Alliance, atualmente tem a Google como responsável pela gerência do produto e engenharia de processos. O Android permite aos desenvolvedores escreverem software na linguagem de programação Java controlando o dispositivo via bibliotecas desenvolvidas pela Google (LECHETA, 2010). A seguir são apresentadas algumas características estruturais do Android (Android, 2011). Handset layouts - a plataforma é adaptada tanto para dispositivos VGA maiores, gráficos 2D, bibliotecas gráficas 3D baseadas em OpenGL ES especificação 2.0 e os layouts mais tradicionais de smartphones. Armazenamento - é utilizado SQLite para armazenamento de dados internos. Conectividade - o Android suporta uma grande variedade de tecnologias de conectividade incluindo GSM 1 /EDGE 2, IDEN 3, CDMA 4, EV-DO 5, UMTS 6, LTE 7, Bluetooth 8, 3G 9, Wi-Fi e WiMAX Global System for Mobile Communications, ou Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM: originalmente, Groupe Special Mobile) é uma tecnologia móvel e o padrão mais popular para telefones celulares do mundo. 2 Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE), ou Enhanced GPRS (EGPRS), é uma tecnologia digital para telefonia celular que permite melhorar a transmissão de dados e aumentar a confiabilidade da transmissão de dados. 3 Integrated Digital Enhanced Network (iden) é uma tecnologia de comunicação móvel, desenvolvida pela Motorola, que fornece aos usuários de celular serviços de rádio (Push-to-talk) e celulares. 4 CDMA (Code Division Multiple Access, ou Acesso Múltiplo por Divisão de Código) é um método de acesso a canais em sistemas de comunicação. É utilizado tanto para a telefonia celular quanto para o rastreamento via satélite (GPS) e usa os prefixos tecnológicos como o IS-95 da 1.ª geração -1G- e o tão popular IS-2000 da 3.ª geração -3G. 5 Evolution-Data Optimized, abreviado como EV-DO, 1xEV-DO ou EVDO é uma tecnologia de terceira geração (3G) do CDMA, desenvolvida pela empresa Qualcomm, e que é a evolução das tecnologias CDMA de segunda geração (2G) - CDMAone - e de "segunda geração e meia" (2,5G) -CDMA1xRTT -, e que possibilita a transmissão de dados a até 2,4Mbps. 6 UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) é uma das tecnologias de terceira geração (3G) dos celulares. 7 O LTE (Long Term Evolution) é um padrão de redes de comunicação móveis que se encontra em fase de adaptação por parte dos operadores que utilizam tecnologias GSM como 3G/W-CDMA e HSPA e também pelos operadores de CDMA. Esta nova tecnologia de rádio permite velocidades de 100Mb/s de downlink e 50Mb/s de uplink (taxas máximas). 8 Bluetooth é uma especificação industrial para áreas de redes pessoais sem fio (Wireless personal area networks PANs). 9 O padrão 3G é a terceira geração de padrões e tecnologias de telefonia móvel, substituindo o 2G. É baseado na família de normas da União Internacional de Telecomunicações (UIT), no âmbito do Programa Internacional de Telecomunicações Móveis (IMT-2000).

16 16 Mensagens - tanto SMS como MMS são formas disponíveis de envio de mensagens. Navegador - o navegador disponível no sistema é baseado no framework de Código aberto conhecido como WebKit. Máquina virtual Dalvik - aplicações escritas em Java são compiladas em bytecodes Dalvik e executadas usando a Máquina virtual Dalvik, que é uma máquina virtual especializada desenvolvida para uso em dispositivos móveis, o que permite que programas sejam distribuídos em formato binário (bytecode) e possam ser executados em qualquer dispositivo Android, independentemente do processador utilizado. Apesar das aplicações Android serem escritas na linguagem Java, ela não é uma máquina virtual Java, já que não executa bytecode JVM. Multimídia - o sistema suporta formatos de áudio e vídeo como: MPEG-4 11, H , MP3 13, e AAC 14. Suporte adicional de hardware - o Android é totalmente capaz de fazer uso de câmeras de vídeo, tela sensível ao toque, GPS, acelerômetros e aceleração de gráficos 3D. Ambiente de desenvolvimento (SDK) - inclui um emulador, ferramentas para debugging, memória e análise de performance. A IDE Eclipse é utilizada em conjunto com o plug-in Android Develpment Tools (ADT). Também é possível utilizar a IDE Netbeans Web Service Web Service é uma solução utilizada na integração de sistemas e na comunicação entre diferentes aplicações. Com esta tecnologia é possível que novas 10 O padrão IEEE , publicado em 8 de abril de 2002, especifica uma interface sem fio para redes metropolitanas (WMAN). Foi atribuído a este padrão, o nome WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access/Interoperabilidade Mundial para Acesso de Micro-ondas). 11 MPEG-4 é um padrão utilizado primeiramente para compressão de dados digitais de áudio e vídeo. 12 H.264 é um padrão para compressão de vídeo, baseado no MPEG-4 Part 10 ou AVC (Advanced Video Coding). 13 MP3 é um padrão para compressão de áudio. 14 Advanced Audio Coding (AAC) é um esquema de codificação para compressão com perda de dados de som digital. Projetado para ser o sucessor do formato MP3, o AAC geralmente consegue melhor qualidade de som do que o MP3 em bit rates similares.

17 17 aplicações possam interagir com aquelas que já existem e que sistemas desenvolvidos em plataformas diferentes sejam compatíveis. Os Web Services são componentes que permitem às aplicações enviar e receber dados em formato XML. Cada aplicação pode ter a sua própria "linguagem"; Java, C ou C++; que é traduzida para uma linguagem universal, o formato XML (iweb, 2003). As bases para a construção de um web service são os padrões XML e SOAP. O transporte dos dados é realizado normalmente via protocolo HTTP ou HTTPS para conexões seguras (o padrão não determina o protocolo de transporte) e os dados são transferidos no formato XML, encapsulados pelo protocolo SOAP (w3shools, 2011). Web Services têm dois tipos de usos: Reutilizar aplicação de componentes, quando uma aplicação precisa de informações muito freqüente como conversão de moedas, previsão do tempo, etc. Conectar-se com um software já existente; ajuda a resolver o problema de interoperabilidade, dando a diferentes aplicações uma maneira de ligar os seus dados. Através deles você pode trocar dados entre diferentes aplicações e plataformas diferentes. A XML é a escolha natural para o modo de representação dos dados. Muitas especificações utilizam XML para representação dos dados, assim como os XML Schemas para descrever os tipos dos dados (iweb, 2003). O SOAP (Simple Object Access Protocol) é um protocolo leve para troca de informações. Parte da sua especificação é composta por um conjunto de regras de como utilizar a XML para representar os dados. Outra parte define o formato de mensagens, convenções para representar as chamadas de procedimento remoto (RPCs) utilizando o SOAP, e associações ao protocolo HTTP (w3shools, 2011). A WSDL (Web Services Description Language) é uma linguagem baseada em XML, com a finalidade de documentar as mensagens que o Web Service aceita e gera. Esse mecanismo padrão facilita a interpretação dos contratos pelos desenvolvedores e ferramentas de desenvolvimento (w3shools, 2011).

18 ZXing ZXing, pronuncia-se Zebra Crossing, é uma biblioteca open-source implementada em Java que decodifica imagens de código de barras 1D ou 2D usando a câmera fotográfica de aparelhos celulares. Sua principal vantagem é não necessitar da conexão com um servidor para obter esses códigos decodificados. Atualmente suporta os seguintes tipos de códigos de barras: UPC-A e UPC-E, EAN-8 e EAN-13, Code 39, Code 93, Code 128, QR Code, ITF, Codabar, RSS-14 (todas as variantes), Data Matrix, PDF 417 (qualidade 'alpha') e Aztec (qualidade 'alpha') (ZXing, 2011). Esta biblioteca é usada no projeto para realizar a decodificação dos códigos de barras dos produtos Tecnologia de comunicação Em projetos que envolvem hardware e software torna-se necessário o uso de alguma tecnologia de comunicação para que o hardware em conjunto com o software funcione adequadamente e forneça os resultados desejados. As tecnologias de comunicação utilizadas no projeto são Wi-Fi e o modelo cliente-servidor, detalhados a seguir Wi-Fi Na comunicação entre o aplicativo do smartphone e a rede interna da loja é utilizada a tecnologia de comunicação Wi-Fi, por ser bastante difundida nos dispositivos móveis. Wi-Fi é uma marca registrada da Wi-Fi Alliance, que é utilizada por produtos certificados que pertencem à classe de dispositivos de rede local sem fios (WLAN) baseados no padrão IEEE Pelo relacionamento íntimo com seu padrão de mesmo nome, o termo Wi-Fi é usado frequêntemente como sinônimo para a tecnologia IEEE (Peterson, 2004). O nome, para muitos, sugere a derivação de uma abreviação de Wireless Fidelity, ou fidelidade sem fio, mas não passa de uma

19 19 brincadeira com o termo Hi-Fi, designado para qualificar aparelhos de som com áudio mais confiável, sendo usado desde a década de 1950 (Wi-Fi Alliance, 2011). O padrão Wi-Fi opera em faixas de frequências que não necessitam de licença para instalação e/ou operação, sendo atrativa devido a este fato. No entanto, para uso comercial no Brasil é necessária licença da Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel). A norma IEEE (ISO/IEC ), um padrão internacional que descreve as características de uma rede local sem fios (WLAN), estabelece as camadas baixas do modelo OSI para uma ligação sem fios que utiliza ondas eletromagnéticas, ou seja, a camada física (notada às vezes camada PHY), propondo três tipos de codificações da informação e, a camada ligação de dados, constituída por duas subcamadas: o controle da ligação lógica (Logical Link Control, ou LLC) e o controle de acesso ao apoio (Media Access Control, ou MAC) (Peterson, 2004). A norma IEEE é na realidade a norma inicial que oferece velocidade de 1 ou 2 Mbps. Foram feitas revisões à norma original a fim de otimizar a velocidade (é o caso das normas a, b e g, chamadas normas físicas) ou precisar elementos a fim de assegurar uma melhor segurança ou uma melhor interoperabilidade. A seguir são apresentadas as diferentes revisões da norma e os seus significados: a - batizada WiFi 5, permite obter velocidade na casa de 54 Mbps teórico porém, 30 Mbps real. Especifica 8 canais rádios na banda de frequência de 5 GHz (Peterson, 2004) b - atualmente a norma mais utilizada, propõe velocidade de transmissão teórica de 11 Mbps (6 Mbps real) com um alcance que pode chegar a 300 metros em espaço aberto. O intervalo de frequência utilizado é a banda de 2.4 GHz, com 3 canais de rádios disponíveis (Peterson, 2004) g oferece elevada taxa de transmissão (54 Mbps teórico, 30 Mbps real) na banda de frequência dos 2.4 GHz. A norma g tem uma compatibilidade ascendente com a norma b, o que significa que materiais conformes à norma g podem funcionar em b (Peterson, 2004).

20 n oferece taxas de transferências de 65 Mbps a 300 Mbps, método de transmissão MIMO-OFDM e opera na faixa de frequência de 2,4 GHz e/ou 5 GHz (Wi-Fi Alliance, 2011) Cliente-servidor Cliente-servidor é um modelo computacional que separa a camada de aplicação entre clientes e servidores, sendo interligados entre si geralmente utilizando-se uma rede de computadores. Cada instância de um cliente pode enviar requisições de dados para algum dos servidores conectados e esperar por uma resposta. Por sua vez, algum dos servidores disponíveis poderá aceitar tais requisições, processá-las e retornar o resultado para o cliente. Apesar do conceito ser aplicado em diversos usos e aplicações, a arquitetura é praticamente a mesma (Peterson, 2004). Muitas vezes os clientes e os servidores se comunicam através de uma rede de computador com hardwares separados, mas o cliente e o servidor podem residir no mesmo sistema. A máquina na qual está o servidor é um host que está executando um ou mais programas de servidor que partilham os seus recursos com os clientes. Um cliente não compartilha seus recursos, mas solicita conteúdos ou serviços a um servidor. Os clientes, portanto, iniciam sessões de comunicação com os servidores, que esperam as solicitações de entrada Smartphone Smartphone é um telefone celular com funcionalidades avançadas que podem ser estendidas por meio de programas executados no seu sistema operacional. Numa tradução livre, do inglês "smartphone" significa "telefone inteligente". Usualmente um smartphone possui características mínimas de hardware e software, sendo as principais: capacidade de conexão com redes de dados para acesso à Internet, capacidade de sincronização dos dados do organizador com um computador pessoal e agenda de contatos que utiliza toda a memória disponível no celular (não é limitada a um número

21 21 fixo de contatos). Também pode ser considerado como a soma das funcionalidades de um PDA com as de um telefone celular (HowStuffWorks, 2011).

22 22 3. Trabalhos relacionados Este capítulo apresenta alguns trabalhos que de certa maneira utilizam as tecnologias e/ou conceitos presentes neste projeto Future Store Na cidade de Rheinberg, no noroeste da Alemanha, foi aberta em 2003 a Future Store Extra, uma loja conceito que faz uso de etiquetas de RFID e Personals Digital Assistents (PDAs) integrados às mercadorias, carrinhos de compras, gôndolas, estoques e fornecedores (Future Store, 2011). Na loja, o cliente dispõe de um carrinho com um display comandado por um Personal Shopping Assistant (PSA), que além de escanear as etiquetas dos produtos também é capaz de fazer a leitura das informações do cartão pessoal do consumidor para creditar pontos de fidelidade e identificar os produtos que são adquiridos com frequência. O PSA do carrinho auxilia também no subtotal das compras, agilizando bastante o checkout. Ao longo da loja existem terminais informativos de mercadorias, que trazem detalhes da fabricação, modos de preparo e até receitas. Através do PSA também é possível realizar o pagamento dos itens através do cartão de crédito ou débito. Para tornar possível o projeto, foram integradas soluções tecnológicas de empresas como IBM, Intel, SAP, Cisco, Microsoft, Oracle, Philips, Siemens, Fujitsu, etc, junto aos fornecedores Johnson & Johnson, Coca Cola, DHL, Procter & Gamble, entre outros (Future Store, 2011). O projeto desenvolvido apresenta diversas semelhanças com esta soluça o aqui apresentada, haja visto que ela tem o mesmo propósito e as mesmas funcionalidades, embora implementadas de maneira distinta deste projeto.

23 Billabong Store Shopping Iguatemi Alphaville A rede de lojas Billabong inaugurou recentemente em na cidade de São Paulo a primeira loja inteligente da América Latina. Segundo a loja, o objetivo é obter diferenciação no mercado com a utilização de uma tecnologia que permitisse interatividade com o cliente, melhorasse a gestão, otimizasse os processos, reduzisse perdas e proporcionasse uma experiência de compra diferenciada, tudo integrado em um único ambiente (RR Etiquetas, 2011). Uma das principais vantagens é a gestão de inventários, pois com as etiquetas RFID quando as mercadorias chegam na loja não é necessário retirar todas as peças da caixa para realizar a leitura do código de barras de cada produto individualmente, o que reflete na facilidade para se fazer a contagem de inventários. O sistema conta também com o expositor inteligente, que permite identificar as características de um determinado produto e sugerir produtos relacionados: quando o cliente retira um produto, o leitor faz a leitura da etiqueta e exibe as informações deste produto num Tablet (ipad ou similar), incluindo cores e tamanhos disponíveis. Caso o cliente queira, poderá ser utilizado para a pré-venda. Para estimular a interatividade com os clientes e a venda cruzada de produtos, foi desenvolvido um provador inteligente. Quando o cliente entra no provador, as peças que se encontram com ele são identificadas automaticamente e exibidas num monitor touchscreen. O sistema sugere produtos relacionados, permite a consulta de cores, tamanhos, detalhes do produto, consulta aos estoques e preços. Se o cliente precisar da presença de um vendedor, com um simples toque na tela é disparado uma mensagem SMS para o celular de um dos vendedores, que poderá também receber informações sobre a solicitação de novas peças com cores e tamanhos diferenciados (RR Etiquetas, 2011). O desenvolvimento do projeto ficou a cargo da Vip-System Informática & Consultoria e as etiquetas RFID foram produzidas pela RR Etiquetas. A Figura 2 ilustra as etiquetas RFID usadas para identificar os produtos expostos à venda.

24 24 Figura 2: Produto da loja Billabong com etiqueta RFID Fonte: RR Etiquetas, A Figura 3 mostra um ponto de consulta de produtos, no qual o cliente verifica o preço do produto, tamanho, cores, entre outros. Figura 3: Ponto de consulta de produtos no interior da loja Fonte: RR etiquetas, Esta solução da Billabong engloba todos os princípios abordados pelo projeto desenvolvido com relação à parte de RFID, aparentando ser mais sofisticado que este, pois trata-se de um produto comercial e não de um protótipo acadêmico, como é o caso deste projeto Aplicativo BuscaPé para Android O aplicativo do BuscaPé para Android segue a mesma linha do projeto desenvolvido, ou seja, fornece a possibilidade de busca de produtos em sua base de dados através da leitura e decodificação de códigos de barras usando a biblioteca ZXing (Android Market, 2011). Por enquanto o aplicativo suporta apenas a decodificação de

25 25 códigos ISBN (International Standard Book Number), um sistema que identifica numericamente os livros segundo o título, o autor, o país e a editora, individualizandoos inclusive por edição (ISBN 2011). Nesse serviço o usuário pode pesquisar produtos também por nome. Após a busca ele é direcionado à loja, que dispõe do produto pesquisado para que seja feita a compra. Existem diversos outros aplicativos com a mesma funcionalidade. Comparando com o projeto desenvolvido, este aplicativo faz a decodificação de código de barras ISBN, código este utilizado para identificar livros. Assim sendo ele aplica o mesmo princípio do projeto, porém para uma categoria específica de produto.

26 26 4. Especificação Técnica O projeto desenvolvido tem como objetivo fornecer maneiras alternativas e interessantes para a realização de compras no varejo. A forma tradicional mantém-se habitual, porém o público jovem sente falta de maneiras diferentes e rápidas para realizar compras. Com o advento das lojas virtuais muito mais pessoas passaram a utilizar computadores e a Internet para realizar compras simples no dia-a-dia, mas ainda é comum a necessidade de ter contato com o produto a ser adquirido. Devido a isso foi desenvolvido este projeto. Espera-se que o consumidor absorva a ideia e aprove os benefícios advindos dela, afinal todo tipo de automação tem certo grau de interesse e melhora a produtividade das pessoas e empresas Visão Geral do Projeto Nos dias atuais a tecnologia nos auxilia muito em nosso dia-a-dia, porém muitas destas tecnologias ainda não trabalham de forma conjunta para oferecer comodidades concretas. Pensando nisso foi desenvolvido um estilo diferente de compras no varejo. Esse novo estilo andará lado a lado com a forma tradicional de compras. Os aparelhos de telefonia celular móvel existem há pelo menos três décadas, e somente nos últimos cinco anos eles têm sido agraciados com sistemas computacionais que antes somente eram possíveis a grandes computadores. Com o advento dos smartphones, os aplicativos para aparelhos celulares tornaram-se cada vez mais sofisticados e fornecendo serviços antes impossíveis pela falta de tecnologia disponível. Hoje, num celular é possível ler seus s, editar textos, visualizar apresentações e vídeos, acessar sua conta corrente entre outros (HowStuffWorks, 2011). No entanto pode-se observar que várias destas aplicações rodam separadamente. Não seria ótimo conseguir unir as funcionalidades de dois ou três aplicativos destes para fornecer um serviço único? Certamente sim, pois isso traria maior facilidade. Assim sendo, ao unir um aplicativo de compras ao sistema de pagamento on-line de um banco traria um novo conceito de compras de produtos e serviços.

27 27 O objetivo deste projeto foi implantar um novo estilo de vida, onde as pessoas possam realizar suas compras de forma rápida e com qualidade. Quando ela for à loja e não mais precisar empurrar um carrinho ou segurar uma cesta, terá maior disposição para procurar outros produtos que talvez ainda não conheça; ou talvez fique menos estressada ao realizar suas compras. Os idosos geralmente não dispõem de toda a sagacidade de um jovem para empurrar um carrinho. Também podem sair mais felizes da loja após não ficarem terríveis 15 minutos esperando a concretização da sua compra ouvindo outro cliente reclamar da vida junto a você na mesma fila do caixa. Neste projeto são apresentadas duas maneiras de realizar vendas automatizadas no varejo: a primeira conta com um aplicativo desktop que realiza as vendas através da leitura de códigos de barras usando etiquetas RFID; e a segunda conta outro aplicativo para a plataforma Android que decodifica a imagem de um código de barras fotografado e se conecta à rede interna da loja utilizando um access point através da tecnologia Wi- Fi. Ambos verificam a disponibilidade do produto junto ao estoque e confirmam a venda. No primeiro método, representado pela Figura 4, o código de barras de um produto é lido através de um leitor de RFID, no caso o leitor StrongLink SL102 (Figura 9), após feita a leitura busca informações referentes a disponibilidade do produto, preço, entre outros; no banco de dados da loja. Existindo a disponibilidade do produto é realizada a venda. Figura 4: Representação gráfica do funcionamento do sistema de compras utilizando a leitura de códigos de barras por leitor de RFID

28 28 No segundo método, representado pela Figura 5, o código de barras do produto é lido através da decodificação da imagem capturada deste código de barras e, através da rede local sem fio da loja, verifica-se a disponibilidade do produto, assim como seu preço e outos atributos, para logo após concretizar a venda. Figura 5: Representação gráfica do funcionamento do sistema de compras utilizando leitura de código de barras através de fotografia 4.2. Hardware É a parte física do projeto, ou seja, é o conjunto de componentes eletrônicos, circuitos integrados e placas, que se comunicam através de barramentos (Etec Diadema, 2011). O termo hardware não se refere apenas aos computadores pessoais, mas também aos equipamentos embarcados em produtos que necessitam de processamento computacional, como dispositivos encontrados em equipamentos hospitalares, automóveis, aparelhos celulares, entre outros Diagrama de blocos Diagrama de bloco é a representação gráfica de um processo ou modelo de um sistema complexo. Através de figuras geométricas e ligações, descreve-se as relações entre cada subsistema e o fluxo de informação. É a representação gráfica da solução de um problema (UFSM, 2011). Os símbolos devem ser dispostos em ordem lógica e com sintaxe correta para atingir o objetivo de resolver o problema. Os diagramas diferem os fluxogramas por representarem pequenas partes de um grande sistema com foco no processo lógico.

29 29 Na Figura 6 é mostrado o diagrama de blocos do projeto, o qual mostra a arquitetura básica do sistema desenvolvido. Observa-se que o diagrama de blocos do projeto é único, embora haja dois modos iniciais distintos para iniciar uma compra no sistema, o primeiro através da leitura de etiquetas de RFID e o segundo através da decodificação da imagem do código de barras através de um smartphone com um aplicativo de compras. Figura 6: Diagrama de blocos simplificado do sistema Projeto de hardware Nesse projeto fica evidente a necessidade da utilização de alguns hardwares para o correto funcionamento do mesmo. Para tanto são apresentados a seguir os hardwares utilizados na confecção do referido projeto Smartphone com sistema operacional Android Para este propósito foi utilizado um smartphone Samsung Galaxy 5 GT-I5500B (Samsung, 2011), com câmera com resolução de 2 megapixels, sistema operacional Android 2.2, display 2,8 QVGA e Wi-Fi, como mostra a Figura 7.

30 30 Figura 7: Smartphone Samsung Galaxy 5 Fonte: Samsung, Access Point Access Point, que em português significa ponto de acesso, é um dispositivo em uma rede sem fio que realiza a interconexão entre todos os dispositivos móveis presentes num determinado local. Em geral se conecta a uma rede cabeada servindo de ponto de acesso para outra rede, como por exemplo, a Internet (IO Tecnologia, 2011). Vários pontos de acesso podem trabalhar em conjunto para prover um acesso em uma área maior. Esta área é subdividida em áreas menores, sendo cada uma delas coberta por um ponto de acesso, provendo acesso sem interrupções ao se movimentar entre as áreas, através de roaming. Também pode ser formada uma rede ad hoc, ou ponto-a-ponto, onde os dispositivos móveis passam a agir intermediando o acesso dos dispositivos mais distantes ao ponto de acesso caso ele não possa alcançá-lo diretamente. Estes pontos de acesso precisam implementar a segurança da comunicação entre eles e os dispositivos móveis que estão em contato. No caso do Wi-Fi, isso foi inicialmente tentado com o WEP que atualmente é comprometido facilmente. Surgiram então o WPA e o WPA2, este último considerado seguro caso seja utilizada uma senha (Wi-Fi Alliance, 2011).

31 31 Como access point foi utilizado o recurso de hotspot do sistema operacional Windows 7 em parceria com o aplicativo Connectify, um software que transforma um computador que possua placa de rede wireless em um servidor hotspot (Connectify, 2011). A Figura 8 a seguir mostra o aplicativo Connectfy, utilizado como hotspot no projeto. Figura 8: Aplicativo Connectfy, usado para transformar um computador num hotspot Leitor RFID O leitor é o componente de comunicação entre o sistema RFID e os sistemas externos de processamento de informações. A complexidade dos leitores depende do tipo de etiqueta e das funções a serem aplicadas. Os mais sofisticados apresentam funções de verificação de paridade de erro e correção de dados. Uma vez que os sinais do receptor sejam corretamente recebidos e descodificados, são usados algoritmos para decidir se o sinal é uma repetição de transmissão de uma etiqueta (Saber Eletrônica, 2008).

32 32 Neste projeto foi utilizado o leitor de RFID StrongLink SL102 que apresenta as seguintes características: Suporta etiquetas EM4100 ou compatíveis; Frequência de operação de 125 khz; Antena integrada, LED de operação e sinal sonoro; Emula um teclado USB plug and play; Trabalha com corrente de 45mA e tensão de 5V; Temperatura de operação de -10 graus Celsius até 75 graus Celsius; Distância de leitura de 10 cm; Lê etiquetas com id de 12 bytes, sendo 10 bytes para 10 dígitos e 2 bytes para dígitos de verificação de integridade. O leitor RFID utilizado é mostrado na Figura 9. Figura 9: Leitor RFID StrongLink SL102. Fonte: StrongLink, Etiquetas RFID As etiquetas RFID usadas no projeto são StrongLink SLK01, conforme a Figura 10 mostrada a seguir.

33 33 Figura 10: Etiqueta RFID StrongLink SLK01. Fonte: StrongLink, 2011 Tais etiquetas possuem as seguintes características: frequência de operação de 125 khz e chipset TK Software Software ou suporte lógico é uma sequência de instruções a serem seguidas e/ou executadas, na manipulação, redirecionamento ou modificação de um dado/informação ou acontecimento (Fernandes, 2002). Entre os recursos de softwares utilizados, a linguagem de programação Java foi indispensável pelo fato de ser a linguagem nativa para desenvolver qualquer aplicativo na plataforma Android. Java também foi utilizada para o desenvolvimento do Web Service responsável por comunicar-se com o aplicativo presente no smartphone. A linguagem de marcação XML foi utilizada na troca de dados entre o aplicativo e o servidor da loja através do Web Service. Para a decodificação do código de barras, utilizou-se a biblioteca ZXing citada anteriormente, desenvolvida em Java e disponível para a plataforma Android, além de outras. Já o banco de dados escolhido, MySQL, por tratar-se de uma aplicação relativamente barata e bastante difundida. Por outro lado, o cliente que utilizou a leitura de códigos de barras via etiqueta de RFID foi implementado utilizando a linguagem de programação C#, pois mostrou-se mais prática que Java na programação da interface visual.

34 34 As IDEs utilizadas foram Eclipse (Eclipse, 2011) para a linguagem Java e Visual Studio 2010 (Visual Studio, 2011) para a linguagem C# Análise do sistema Neste projeto, a parte de software é a responsável pelo gerenciamento de vendas como também do estoque da loja, tendo então, uma gama de aplicativos interagindo entre si. Dentre estes aplicativos tem-se um servidor, responsável por realizar as tarefas operacionais de venda de produtos aos clientes, cadastro de clientes, verificação de pagamentos, entre outros; um aplicativo de controle de estoque, o qual trabalha em conjunto com o servidor no controle da quantidade de produtos disponíveis a venda; e um aplicativo de controle de pacotes, responsável por gerenciar os pacotes com os produtos vendidos aos clientes verificando se o pacote contém ou não os itens vendidos a um determinado cliente. Também foi utilizado um aplicativo de venda para smartphone e outro para desktop Diagrama de casos de uso O Diagrama de Caso de Uso descreve a funcionalidade proposta para um novo sistema, que será projetado. Segundo Ivar Jacobson, pode-se dizer que um caso de uso é um "documento narrativo que descreve a sequência de eventos de um ator que usa um sistema para completar um processo". Um caso de uso representa uma unidade discreta da interação entre um usuário (humano ou máquina) e o sistema. Casos de uso são tipicamente relacionados a "atores". Um ator é um humano ou entidade máquina que interage com o sistema para executar um significante trabalho. A Figura 11 apresenta o diagrama de casos de uso do cliente perante o sistema de vendas da loja, no qual o cliente poderá exercer as seguintes atividades: cadastrar-se para utilizar o serviço, efetuar login no serviço, comprar um produto e pagar pelo produto.

35 35 Figura 11: Diagrama de casos de uso. Neste diagrama são identificadas as ações possíveis ao usuário do sistema: cadastrar-se junto ao sistema, efetuar login para poder utilizar as funções do sistema, comprar um produto e pagar pelo mesmo Diagrama de classes Em programação, um diagrama de classes é uma representação da estrutura e relações das classes que servem de modelo para objetos a serem definidos (Jacobson, 2004). É uma modelagem muito útil para o sistema, pois define todas as classes que o sistema necessita possuir e é a base para a construção dos diagramas de comunicação e estados. A Figura 12 apresenta o diagrama de classes básico para o projeto. Figura 12: Diagrama de classes básico. Neste protótipo a classe cliente relaciona-se com a classe produto quando um cliente invoca a compra de um produto, que por sua vez relaciona-se com a classe loja quando é realizada uma venda de um produto.

36 Diagrama de sequência Diagrama de sequência ou diagrama de sequência de mensagens, é um diagrama usado em UML (Unified Modeling Language) para representar a sequência de processos, mais especificamente de mensagens passadas entre objetos num programa de computador. Como um projeto pode ter uma grande quantidade de métodos em classes diferentes, pode ser difícil determinar a sequência global do comportamento. O diagrama de sequência representa essa informação de uma forma simples e lógica (Jacobson, 2004). A Figura 13 a seguir, apresenta o diagrama de sequência do sistema, no qual logo após a conexão do cliente com a loja, este é autenticado e poderá requisitar informações sobre determinado produto que poderá estar disponível ou não para venda. Figura 13: Diagrama de sequência representando a interação entre o cliente e a loja Protocolo de comunicação Neste projeto, foi necessária a utilização de um protocolo de comunicação, devido à execução da tarefas estar sendo feita de maneira dispersa onde diversos aplicativos estarão trabalhando de forma integrada, porém em ambientes distintos.

37 37 Portanto, para a comunicação entre esses aplicativos foi utilizado o modelo cliente/servidor por se mostrar mais adequado para esse tipo projeto Modelo Entidade Relacional MER O modelo de entidades e relacionamentos é um modelo abstrato cuja finalidade é descrever, de maneira conceitual, os dados a serem utilizados em um sistema de informações ou que pertencem a um domínio (Date, 1991). A principal ferramenta do modelo é sua representação gráfica, o diagrama entidade relacionamento. Normalmente o modelo e o diagrama são conhecidos por suas siglas: MER (modelo de entidades e relacionamentos) e DER (diagrama entidade relacionamento). A Figura 14 apresenta o diagrama entidade relacional inicial para o sistema. Figura 14: Diagrama entidade relacional do projeto. O MER apresentado mostra as relações existentes entre as tabelas existentes no banco de dados do projeto, composto pelas tabelas responsáveis por armazenar os dados dos clientes cadastrados, dos produto cadastrados e das vendas registradas. Também há a opção de cadastrar lojas, quando for o caso de haver filiais.

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