Sistema informatizado de acompanhamento de aqüicultura

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1 Sistema informatizado de acompanhamento de aqüicultura Cicero Aparecido Bezerra (PUCPR) Alex Fernando Kürsten (FUNTEC) Sandra Schiavon (PMT) Resumo A importância da produção de peixes no Brasil tem ganhado destaque cada vez mais crescente por parte dos idealizadores de políticas públicas. Tal interesse origina-se a partir da combinação de vários fatores, entre eles, a alta lucratividade no setor (se bem controlado) e os imensos recursos hídricos do país. Infelizmente, a exploração desta produção ainda é, na maioria dos casos, artesanal. É premente, portanto, a introdução de tecnologias de outras áreas que possam contribuir para a competitividade deste setor. Desta forma, aliou-se ao processo de criação de peixes em água doce, aspectos da engenharia de software, com a finalidade de desenvolver um sistema informatizado, de baixo custo e rápida implementação, de acompanhamento de viveiros, com características de apoio à tomada de decisão. O presente artigo aborda algumas questões do projeto do software, a usabilidade do sistema desenvolvido e sua aplicação na aqüicultura. Palavras-chave: Aqüicultura, Tecnologia de Informação, Engenharia de Software 1. Introdução A produção agrícola vem apresentando queda no produto interno bruto do Brasil, provocando a procura de alternativas viáveis para a reversão deste quadro, conforme Teixeira Filho (p.45, 1991). Uma das alternativas que pode proporcionar o incremento da atividade agrícola, segundo o mesmo autor, é a piscicultura, devido ao imenso potencial hídrico, desde que devidamente aliado ao desenvolvimento e à aplicação de tecnologias apropriadas. Apesar disso, o país ainda apresenta uma baixa competitividade neste setor (em relação aos demais países), causado, entre outros motivos, pela não modernização do setor e pelos baixos preços praticados no mercado, não levando em consideração, fatores como a produtividade e conseqüentemente, a injusta remuneração do produtor. De acordo com Ricardo Neukirchner, citado por Toledo (p.41, 2002), cada vez mais, os criadores terão que se profissionalizar para segurar custos, por exemplo, da engorda de alevinos produzidos com a tecnologia que utilizamos aqui. Vem daí, a necessidade de desenvolvimento e disseminação de instrumentos de baixo custo no auxílio à criação de peixes. A partir desta constatação, desenvolveu-se um software que implementa aspectos de controle de qualidade de viveiros de piscicultura (fundamental para o incremento da produtividade). Neste sentido, encontra-se o presente trabalho: descrever o processo de desenvolvimento do sistema e sua aplicabilidade no processo de produção de peixes. Para efeitos de apresentação, dividiu-se em um referencial teórico sobre piscicultura e modelagem de sistemas de informação; o projeto do software; sua usabilidade; limitações e recomendações e, finalmente; considerações sobre o sistema informatizado e sua implicação no acompanhamento de viveiros de aqüicultura, esperando com isto, contribuir para a inserção da tecnologia neste ramo de atividade e, conseqüentemente, o aumento da produtividade na piscicultura. ENEGEP 2003 ABEPRO 1

2 2. Referencial teórico Este tópico compreenderá a pesquisa bibliográfica no que se refere ao processo de criação de peixes em viveiros de aqüicultura, além de certos aspectos da modelagem de software, com o objetivo de fornecer elementos necessários para o entendimento de seus conceitos básicos. É importante salientar que não se pretende esgotar o assunto, mas sim identificar aspectos fundamentais para a contextualização do assunto abordado. 2.1 Produção de peixes Apesar do rico manancial hídrico e da imensa faixa costeira, a produção brasileira de pescado não é significativa, ocupando, de acordo com Schober (p.1, 2002), o 25º lugar no ranking mundial de países produtores, com toneladas produzidas (o 1º lugar pertence à China, com toneladas). Segundo Okuda (p.3, 1999), o Brasil tem condições de produzir (entre peixes, crustáceos e moluscos) cerca de 1,1 milhão de toneladas, desde que investindo fortemente na pesca oceânica e aqüicultura, conforme expectativa de técnicos do Departamento de Pesca e Aqüicultura (DPA), do Ministério da Agricultura. Com relação exclusivamente aos recursos hídricos de água doce, apesar do país possuir 13% de toda a água doce do planeta, produz apenas 2% do pescado mundial em rios e lagos. Para que o Brasil alcance padrões mundiais de produtividade em pescados de água doce, é premente a necessidade de pesquisas que possam contribuir com o processo de produção. Neste sentido, há que se entender o processo. De acordo com Ostrensky e Boeger (p , 1998), a produção de peixes, apesar de não seguir uma receita de bolo, pode mostrar-se lucrativa a partir de uma combinação de conhecimentos teóricos e práticos, além da aplicação correta de técnicas. Para os mesmos autores, os procedimentos podem ser resumidos em: Definição de espécies e níveis de manejo: os fatores mercadológicos, econômicos, biológicos, ambientais e de infra-estrutura devem ser levados em consideração na definição de espécies a serem cultivadas, optando-se pelo sistema de produção (peixamento; povoamento mais aplicação periódica de fertilizantes; povoamento, fertilizantes e arraçoamento; povoamento e alimentação exclusiva à base de rações comerciais; povoamento, arraçoamento, areação e trocas periódicas de água; povoamento, arraçoamento, areação e trocas contínuas de água) mais adequado à realidade financeira do produtor, sabendo que, quanto mais intensificado for o nível de manejo, maior a produção. Preparação de viveiros: os níveis de produtividade serão influenciados pela qualidade do viveiro que, envolvem os procedimentos de esvaziamento e secagem (responsável por permitir a oxigenação das camadas de solo e eliminação de ovos de peixes e predadores); desinfecção (utilizada eliminar resíduos tóxicos ou organismos), aplicação de calcário (cuja função é neutralizar a acidez do solo e água), oxidação de matéria orgânica (prevenindo que o excesso provoque a diminuição de concentração de oxigênio e produção de substâncias tóxicas), fertilização (para aumentar a quantidade de fitoplâncton existente na água) e controle de macrófitas (plantas que crescem dentro ou próximas dos viveiros). Povoamento dos viveiros: esta etapa é a responsável pelo transporte e transferência de alevinos para o viveiro; alevinagem e viveiros de engorda; controle da densidade de peixes e; determinação de monocultivo (apenas uma espécie no viveiro), policultivo (mais de uma espécie) ou consorciamento (envolvendo outra atividade agropecuária na piscicultura). Manutenção da qualidade da água: vários autores concordam que, este item, por ser extremamente delicado, necessita de ferramentas de controle ágeis e adequadas (TEIXEIRA FILHO, p.138, 1991; PROENÇA e BITTENCOURT, p.52, 1994; ENEGEP 2003 ABEPRO 2

3 OSTRENSKY e BOEGER, p.75, 1998). Fatores relativos à estocagem; acompanhamento do desenvolvimento dos peixes; acompanhamento quanti-qualitativo da água; controle de desinfecção, correção e fertilização e; alimentação são elementos essenciais no processo de produção de peixes. Manejo de peixes: onde ocorre o acompanhamento dos peixes, através de técnicas de amostragem ou seleção periódica dos peixes com o objetivo de detectar e sanar problemas, avaliar a qualidade, corrigir quantidade de ração, calcular taxas de crescimento e avaliar o estado sanitário dos peixes cultivados. Arraçoamento: com o fornecimento adequado de alimentação (natural ou ração) é possível aumentar a densidade de peixes no viveiro; potencializar o crescimento da espécie cultivada; garantir o estado sanitário do plantel; melhorar a qualidade e o sabor da carne dos peixes; manter uma melhor qualidade da água e; garantir uma melhor produtividade. Despesca: este procedimento encerra o cultivo. Para efetuar a despesca, pode-se optar pela drenagem de viveiros; redes de arrasto e ainda; pode ser parcial ou total. É importante avaliar o número de peixes produzidos; peso médio; taxa final de sobrevivência; produção alcançada e produtividade. A partir do povoamento dos viveiros, a engorda passa a ser a fase mais longa do empreendimento e, por isto, conforme Teixeira Filho (p.138, 1991), o acompanhamento torna-se vital. Infelizmente, o mesmo autor observa que, o criador ainda precisa elaborar um ficha de acompanhamento e, freqüentemente, controlar as tarefas de alimentação, avaliação e interpretação de dados, muitas vezes, de forma manual. Neste sentido, justifica-se o desenvolvimento do software proposto a partir deste estudo: contribuir para que o acompanhamento seja efetuado de maneira informatizada, garantindo assim, melhor precisão das informações, reduzindo o tempo gasto com a tarefa e, aumentando desta forma, os índices de produtividade da cultura. 2.2 Modelagem de sistemas de software Todas as etapas do desenvolvimento de um software (análise de requisitos, projeto, codificação, testes e implantação), interagem para, entre outros aspectos, projetar interfaces (homem-sistema, sistema-sistema), implementar regras que fazem parte da atividade a ser informatizada e definir as bases que armazenarão os dados. Algumas técnicas são utilizadas em cada uma das etapas: Definição de interfaces: um diagrama que vem sido utilizado com bastante freqüência para, dentre outros aspectos, a determinação de interfaces, é o Diagrama de Casos de Uso, que consiste na representação gráfica de atores (pessoas ou outros sistemas que interagem diretamente com os aspectos funcionais do software), casos de uso (funcionalidades do sistema) e o tipo de relação entre eles. Implementação de regras de negócios: algumas técnicas de codificação têm sido utilizadas de acordo com o grau de complexidade do software. Entre as mais populares, pode-se citar a programação estruturada (que consiste em dividir um código em pequenos módulos mais facilmente implementáveis e relacioná-los, conforme a necessidade), programação orientada a objetos (desenvolve-se o software de acordo com a percepção de objetos presentes na solução, identificando seus atributos e métodos que os processarão), conforme Belloquim (p.12, 2002). Dependendo do ambiente de programação adotado e da complexidade do software, pode-se optar por diminuir a codificação, trabalhando com a parametrização de componentes pré-existentes e de eventos que irão determinar ações a partir destes componentes (programação orientada a eventos). ENEGEP 2003 ABEPRO 3

4 Definição de base de dados: os dados que serão mantidos pela aplicação podem ser estruturados de acordo com técnicas e banco de dados disponíveis no mercado, sendo que, atualmente, o mais disseminado é o modelo relacional, consistindo de uma relação matemática de tabela de linhas e colunas, sendo que as diversas tabelas relacionam-se umas com as outras por meio de mapeamentos de valores de dados entre elas (MULLER, p.34, 2002). Já o modelo orientado a objetos vem se difundindo à medida que este paradigma de desenvolvimento vem se tornando padrão na indústria de software. Conforme Afonso Jr (p.14, 2002), no modelo relacional, apenas os dados são armazenados fisicamente. Nos bancos de dados orientados a objetos, os dados (atributos) ficam armazenados juntamente com seu comportamento (métodos). A utilização de modelos, para a representação de um projeto, é uma prática comum em qualquer engenharia (não sendo diferente na engenharia de software), conforme Tanaka (p.14, 2002), e sua utilidade reside na capacidade de representar, validar e simular os resultados originados em cada etapa do processo de produção, garantindo desta forma, que a funcionalidade desejada seja alcançada. 3. Desenvolvimento do sistema Por se tratar de procedimento vital no processo da piscicultura (já citado anteriormente), o controle do viveiro (estocagem, controle de peixes, água, desinfecção, correção, fertilização e alimentação) foi objeto deste estudo. Outras características determinaram o desenvolvimento de software de acompanhamento de viveiros: grande número de dados necessários ao perfeito monitoramento; número limitado de soluções informatizadas no setor; possibilidade de incorporar elementos de previsão a partir de uma base histórica de dados e; possibilidade de agilizar o processo de controle, agregando valor à produção de peixes. Para desenvolver o software, utilizou-se o Delphi, versão 6 Enterprise (BORLAND SOFTWARE CORPORATION, 2001), por se tratar de um ambiente integrado de desenvolvimento (IDE Integrated Development Environment) que permite o projeto de interfaces de usuário a partir de um extenso conjunto de componentes reutilizáveis e parametrizáveis possibilitando acesso direto à base de dados (para esta, utilizou-se o Paradox, banco de dados nativo do ambiente). 3.1 Projeto da base de dados O projeto do banco de dados foi desenvolvido de acordo com o modelo relacional, devido suas características de armazenamento de grande volume, execução de pesquisas rápidas e garantia de integridade dos dados, além de possibilitar a separação entre os dados e a lógica dos processos, onde segundo Afonso Jr (p.15, 2002), possibilita maior ganho na redução da complexidade das aplicações. Além disso, o modelo relacional permite operações de armazenamento e consulta através da linguagem SQL (Structured Query Language) que, de acordo com Afonso Jr (p.15, 2002), consiste, basicamente, na formação de um produto cartesiano das relações especificadas em uma cláusula from, realizando uma seleção em álgebra relacional utilizando o predicado existente em uma cláusula where e projetando os resultados nos atributos de uma cláusula select e, a partir deste ponto, possibilitando a disponibilização na interface. Para a implementação dos cálculos de desempenho (regras de negócio) na linguagem SQL, utilizouse basicamente o widget (componente) UpdateSQL, presente no IDE, o qual permite parametrizar rapidamente os elementos que irão disparar pesquisas nas tabelas do banco de dados, bem como as operações matemáticas que incidirão sobre as mesmas. O modelo lógico de dados, representado pelo Diagrama Entidade-Relacionamento, foi obtido a partir da Ficha de Acompanhamento do Viveiro (EMATER, não paginado, 1998), e pode ser visualizado na FIGURA 1: ENEGEP 2003 ABEPRO 4

5 FIGURA 1: Diagrama Entidade-Relacionamento A determinação dos elementos voltados à funcionalidade do software foram obtidos a partir das tabelas definidas no Diagrama Entidade-Relacionamento, onde definiram-se interfaces que permitem o cadastramento dos dados e/ou mostram o resultado dos cálculos necessários na atividade. À medida em que os dados são armazenados no sistema, pode-se obter automaticamente, o cálculo do desempenho, onde: Sobrevivência (%) = (nº peixes despescados nº peixes estocados) x 100 Peso médio dos peixes (g) = (peso total dos peixes em kg nº peixes pesados) x 1000 Biomassa estimada (kg) = [nº peixes estocados x peso médio peixes (g)] 1000 Ganho de peso indiv. em g/dia = (peso médio final peso médio inicial) dias cultivo Conversão alimentar = quantia ração fornecida (biomassa final biomassa estocada) A implementação de interfaces seguiu o padrão adotado pela Ficha de Acompanhamento do Viveiro (EMATER, não paginado, 1998), que pode ser visualizada na FIGURA 2: ENEGEP 2003 ABEPRO 5

6 Estocagem Espécie Número de peixes viveiro por ha Comprimento Peso indivíduo viveiro por ha Origem Acompanhamento peixes Última Peso Ganho peso/dia Espécie amostra médio indivíduo viveiro Biomassa estimada Ração fornecida Conversão alimentar Obs. Acompanhamento da água Temperatura Oxigênio IpH Manhã tarde manhã tarde noite Manhã Tarde Alcalinidade Dureza Amônia Secchi Cor água Desinfecção/Correção/Fertilização Quantidade (kg) Produto viveiro por ha Tipo Adubos orgânicos Quantidade aplicada viveiro por ha Forma de aplicação Alimentação Tipo alimento Marca Quantidade % da biomassa Kg/dia Número de fornecimento ao dia Forma de fornecimento Observação Despesca Espécie Nº peixes Peso (kg) viveiro por ha individual viveiro por há Comprimento Observação FIGURA 2: Ficha de acompanhamento do viveiro É importante ressaltar que, por questões de limitações de espaço no presente artigo, optou-se apenas por demonstrar o modelo de dados (FIGURA 1), por tratar aspectos fundamentais na geração de informações, independente do paradigma utilizado para modelar regras de negócios e / ou interfaces. 3.2 Usabilidade do sistema O sistema desenvolvido é de fácil manuseabilidade, consistindo, basicamente, das etapas de cadastros gerais (onde são informados os dados sobre origem de alevinos, viveiros, alimentos, índices de qualidade da água e produtos de correção), controles primários (onde, a partir do cadastro de viveiros e origens de alevinos, pode-se iniciar o controle de uma estocagem; a partir desta, é possível monitorar viveiros, controlar despesca, monitorar a biometria e controlar a mortalidade) e controles secundários (controle da água, a partir do cadastro de viveiros e de índices de qualidade; controles da coloração, vazão, correção e alimentação). O esquema existente entre entradas (dados informados pelo usuário ao sistema) e saídas (informações automatizadas geradas pelo sistema, a partir das entradas) é descrito a seguir: Estocagem: entradas (viveiro, espécie, origem alevinos, data estocagem, previsão despesca, nº peixes viveiro, nº peixes por ha, comprimento, peso individual, perda estimada, crescimento desejado); saídas (peso total por viveiro, peso total por ha). Qualidade da água: entradas (viveiro, índice de qualidade, data, hora, valor); saídas (comparativo gráfico histórico entre valor da leitura e valor ideal). Análise do solo de fundo: entradas (viveiro, data, ph, fósforo, cálcio, magnésio, potássio, carbono e saturação); saídas (gráfico histórico dos valores de leitura). Mortalidade: entradas (estocagem, causa, data, total indivíduos); saídas (comparativo gráfico histórico entre mortalidade e causa). ENEGEP 2003 ABEPRO 6

7 Alimentação: entradas (estocagem, alimento, forma alimentação, data, hora, quantidade percentual de biomassa); saída (quantidade de ração no dia, comparativo gráfico entre alimentação e peso total por viveiro e por ha). Biometria: entradas (estocagem, data, peso médio); saídas (nº dias da última amostra, ganho peso de individual e por viveiro, biomassa estimada, quantidade de ração fornecida, conversão alimentar estimada e efetiva, gráfico histórico de valores obtidos). Correção: entradas (viveiro, data de aplicação, produto, forma de aplicação, quantidade aplicada por viveiro, quantidade aplicada por ha); saídas (comparativo gráfico histórico de quantidades aplicadas e peso total por viveiro e ha). Despesca: entradas (estocagem, data, quantidade por viveiro, quantidade por ha, peso individual, comprimento); saídas (peso por viveiro e por ha; gráfico histórico de pesos individuais, comprimento, quantidade de peixes e peso por ha e peso por viveiro; comparativo gráfico histórico entre estocagem e despesca). O software desenvolvido atualmente é limitado a dados sobre a biometria, controle de água, alimentação e despesca. Está sendo implementado um módulo de custos de produção, a partir dos dados armazenados, acrescentando os devidos valores unitários nas tabelas de Alimentos e Produtos, além de criar uma tabela e uma interface para armazenamento de custos gerais (por exemplo: equipamentos, combustível, energia, transporte, reagentes, entre outros). 3.3 Limitações e recomendações Como todas as observações cadastradas nas tabelas gerais possuem um campo responsável pelo armazenamento de datas, verifica-se a presença de séries temporais. Desta forma, sugerem-se estudos de modelos de previsão (Holt-Winters e, principalmente, regressão múltipla e ARIMA, visto o número de variáveis dependentes nas séries) aplicados ao controle de água e peixes. Este módulo traria a vantagem de prever situações anormais, auxiliando no apoio antecipado à decisão, muitas vezes vital em se tratando de piscicultura. Finalmente, recomendam-se pesquisas no sentido de integrar o software desenvolvido a hardwares que automatizem a coleta de dados referentes à qualidade da água em períodos prédefinidos, garantindo, além de maior fidelidade de informações, agilidade de todo o processo. 4. Considerações finais Com relação ao processo de desenvolvimento do software, devido às características apresentadas pelos requisitos, pôde-se optar pelo desenvolvimento orientado a eventos, cuja vantagem, utilizando componentes (widgets) já padronizados, apresenta-se no sentido de minimizar a codificação (muitas vezes altamente dependente de esforços individuais, portanto, não padronizados, do programador), além de manter uniformidade e agilidade no processo. No desenvolvimento orientado a eventos, as aplicações são implementadas de forma a responder a eventos disparados pelo usuário ou pelo sistema. Desta forma, ao implementar uma interface, deve-se atentar para todas as possibilidades de ações (e seqüências de ações) manipuladas pelo usuário e tratá-las por meio de linhas de código e / ou parametrizações (BORLAND SOFTWARE CORPORATION, p.3-3, 2001). Quanto maior o número de componentes parametrizados, maior será a produtividade e a uniformidade da aplicação, uma vez que não se depende da criatividade lógica do engenheiro de software, mas sim das ações executadas pelo usuário e as respostas do sistema. O desenvolvimento do sistema de acompanhamento de viveiros, de acordo com o projeto desenvolvido neste artigo, levou 2 semanas para ser concluído, com esforço de 1 homem / hora, durante 6 horas diárias, o que demonstra a produtividade em software s desta natureza desenvolvidos através do paradigma da orientação a eventos. ENEGEP 2003 ABEPRO 7

8 Finalmente, com relação ao usuário, procurou-se implementar as interfaces de forma a minimizar o número de ações necessárias para a armazenagem de dados e recuperação de informações, diminuindo assim, o esforço humano na operação. A inovação produzida pelo software reside-se na criação de um banco de dados para auxiliar a o controle de viveiros e, por manter em sua base de dados, indicadores da qualidade e o impacto da sua aplicação no processo de produção, permitindo o acompanhamento e a rápida tomada de decisão em virtude de projeções históricas gráficas, tanto dos indicadores, como dos resultados apresentados. Referências AFONSO Jr, Caricio. Uma nova era na tecnologia dos bancos de dados. Developers Magazine. Rio de Janeiro: Axcel Books, ano 6, n.65, p.14-16, jan BELLOQUIM, Átila. Modelagem de software: ontem, hoje e amanhã. Developers Magazine. Rio de Janeiro: Axcel Books, ano 6, n.70, p.10-13, jun BORLAND SOFTWARE CORPORATION. Delphi Enterprise. Versão 6. Scotts Valley: Borland, CD- ROM.. Delphi 6: developer s guide. Scotts Valley: Borland, EMATER (PARANÁ). Acompanhamento dos Viveiros. Curitiba, MULLER, Robert J. Projeto de Banco de Dados: Usando UML Para Modelagem de Dados. São Paulo: Berkeley Brasil, OKUDA, Tomas. Produção de peixes pode crescer 40%. O Estado de São Paulo. São Paulo, 31 mar Suplemento Agrícola. p.3. OSTRENSKY, Antonio; BOEGER, Walter. Piscicultura: Fundamentos e Técnicas de Manejo. Guaíba: Agropecuária, PRESSMAN, Roger. Software Engineering: a Practitioner's Aproach. 5. ed. New York: McGraw-Hill, PROENÇA, Carlos Eduardo Martins de; BITTENCOURT, Paulo Roberto Leal. Manual de Piscicultura Tropical. Brasília: IBAMA, SCHOBER, Juliana. Sustentabilidade é Fundamental Para Desenvolvimento da Aqüicultura. Disponível em < Acesso em: 27/01/2003. TANAKA, Asterio. Modelagem de sistemas de software: uma breve revisão. Developers Magazine. Rio de Janeiro: Axcel Books, ano 6, n.70, p.14-16, jun TEIXEIRA FILHO, Alcides Ribeiro. Piscicultura ao Alcance de Todos. 2ª ed. São Paulo: Nobel, TOLEDO, Luis Roberto. Tilápia: vocação para ficar em primeiro lugar. Globo Rural. São Paulo: Editora Globo, ano 17, n. 195, p , jan ENEGEP 2003 ABEPRO 8