UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP COORDENAÇÃO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO ANTÔNIO DEYVYSON BEZERRA DUARTE

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1 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP COORDENAÇÃO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO ANTÔNIO DEYVYSON BEZERRA DUARTE CONTRIBUIÇÃO AO DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL CAMADA MODEL MANAUS 2008

2 1 ANTÔNIO DEYVYSON BEZERRA DUARTE CONTRIBUIÇÃO AO DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL CAMADA MODEL Monografia submetida à Coordenação de Graduação da Universidade Paulista UNIP, como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia da Computação. Orientador: Fábio Souza Cardoso MSc. Co-Orientador: Marcelo A. Oliveira MSc. MANAUS 2008

3 2 ANTÔNIO DEYVYSON BEZERRA DUARTE CONTRIBUIÇÃO AO DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL CAMADA MODEL Monografia submetida à coordenação de graduação da Universidade Paulista - UNIP como requisito parcial à obtenção do Título de Bacharel em Engenharia da Computação. Aprovada em: 15 de dezembro de BANCA EXAMINADORA Profº. Fábio Souza Cardoso, MSc. Orientador Profº. Marcelo A. Oliveira, MSc. Co-orientador / Examinador Profº. Danielle Lima, Esp. Examinador MANAUS 2008

4 3 DEDICATÓRIA Aos meus pais, pelas angústias e preocupações que passaram por minha causa, por terem dedicado suas vidas a mim, pelo amor, carinho e apoio que me ofereceram, dedico-lhes essa conquista como gratidão.

5 4 AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus por permitir mais esta realização na minha vida; Ao Orientador Prof o Fábio Cardoso pelo apoio e pela confiança em mim depositada; Ao Coordenador Prof o Marcelo A. Oliveira pela oportunidade no desenvolvimento do Projeto MMS; Aos Professores pelos ensinamentos, empenho e pela dedicação no decorrer do curso de Engenharia; Aos amigos e colegas da equipe de desenvolvimento do Projeto MMS: Diego Nascimento, Marcelo Pereira, Paôllo Maciel e Raphael Souza; Aos amigos Roberlânio e Erivelson pelos incentivos e apoio no decorrer do curso de Engenharia; À minha família, por compreender minha ausência no decorrer deste curso e me apoiarem nos momentos mais difíceis; À Rosângela Nunes pela compreensão, apoio, amor e carinho durante a realização deste trabalho.

6 5 RESUMO Este trabalho descreve a contribuição no desenvolvimento de um software de gestão de manutenção, visando à otimização dos processos relacionados às rotinas de planejamento, prevenção e correção de falhas nas máquinas, decorridas durante as atividades realizadas na indústria do PIM (Pólo Industrial de Manaus). A implementação do software seguirá o padrão de desenvolvimento web MVC (Model- View-Controller), onde serão desenvolvidas rotinas de comunicação e gerenciamento do estado das informações contidas na base de dados, através do SGBD (Sistema de Gerenciamento de Bando de Dados) MySQL, utilizando os conceitos de orientação a objetos. Palavras-chave: Gestão de Manutenção; MVC (Model-View-Controller); Desenvolvimento Web;

7 6 ABSTRACT This paper describes the contribution in the development of a software of maintenance management, aiming at the optimization of procedures related to the routines of planning, prevention and correction of failures in the machines, that happen during the activities in the industry at PIM (Pólo Industrial de Manaus). The software is developed using the MVC (Model-View-Controller) design pattern, for which will be developed routines for communication and management of the information state contained in the database, through the DBMS (Block Management System Database) MySQL, using the concepts of object oriented model. Key Words: Maintenance Management; MVC (Model-View-Controller); Web Development;

8 7 SUMÁRIO INTRODUÇÃO MANUTENÇÃO DE MÁQUINA Introdução Tipos de Manutenção Manutenção Corretiva Manutenção Corretiva Não Planejada Manutenção Corretiva Planejada Manutenção Preventiva Manutenção Preditiva Manutenção Detectiva Engenharia de Manutenção Indicadores de Desempenho de Máquina TECNOLOGIAS DE DESENVOLVIMENTO WEB Introdução Plataforma de Desenvolvimento.NET Características da Plataforma.Net Estrutura da Plataforma.NET NET Framework Common Language Runtime (CLR) NET Framework Class Library (BLC) ADO.NET ASP.NET Windows Forms Common Language Specification (CLS) Linguagem de Programação C# Mono Rails Implementação do MVC (Model-View-Controller) Object Relational Mapping (ORM) NHibernate Castle ActiveRecord Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD) MySQL...52

9 8 3. METODOLOGIA Requisitos do Software Diagrama de Classe Diagrama de Seqüência Plano de Testes DESENVOLVIMENTO DA CAMADA MODEL DO PROJETO MMS...66 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS...72 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...74 APÊNDICE A - Documento de Especificação (DER)...77 APÊNDICE B Código-Fonte das Classes Desenvolvidas para a Camada Model..91 ANEXO 1 Plano de Testes...128

10 9 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Resultado X Tipos de Manutenção...26 Figura 2 - Cálculo do MTBF...28 Figura 3 - Cálculo do MTTR...28 Figura 4 - Demonstração dos Indicadores na linha do tempo...29 Figura 5 - Arquitetura de duas camadas (cliente/servidor)...30 Figura 6 - Arquitetura de várias camadas...31 Figura 7 - Estrutura da plataforma.net com as suas principais tecnologias...34 Figura 8 - Estrutura do.net framework...35 Figura 9 - Funcionamento da CLR...36 Figura 10 - Estrutura de um arquivo executável pelo CLR...37 Figura 11 - Arquitetura ADO.NET...39 Figura 12 - Arquitetura ASP.NET...39 Figura 13 - Padrão MVC - separação em camadas...43 Figura 14 - Arquivo XML de mapeamento...46 Figura 15 - Classe.Net...46 Figura 16 - Mapeamento das tabelas do banco de dados...47 Figura 17 - Diagrama de Bloco MVC...47 Figura 18 - Implementação de Classe.NET utilizando ActiveRecord...48 Figura 19 - Representação do mapeamento das tabelas com ActiveRecord...49 Figura 20 - Configuração de um sistema de Banco de Dados...52 Figura 21 - Diagramas existentes na UML Figura 22 - Diagrama de Classe (Usuários do Sistema)...57 Figura 23 - Diagrama de Classe (Dados da Máquina)...58 Figura 24 - Diagrama de Classe (Ordem de Serviço)...59 Figura 25 - Diagrama de Classe (Logs do Sistema)...60 Figura 26 - Diagrama de Seqüência de login do usuário...61 Figura 27 - Diagrama de Seqüência de cadastro de um usuário...61 Figura 28 - Diagrama de Seqüência de Cadastro de uma Máquina...62 Figura 29 - Diagrama de Seqüência de Abertura de Ordem de Serviço Corretiva...62 Figura 30 - Diagrama de Seqüência de Fechamento de Ordem de Serviço...63 Figura 31 - Diagrama de Seqüência de Indicadores de Manutenção Figura 32 - Diagrama de Seqüência de Indicadores de Manutenção Figura 33 - Classe Authentication.cs...67 Figura 34 - Classe Machine.cs...68 Figura 35 - Classe ServiceOrder.cs...69 Figura 36 - Classe MaintenanceReport.cs...70 Figura 37 - Classe CorrectiveMaintenanceReport.cs...71 Figura 38 - Classe MachineStopLog.cs...71

11 10 LISTA DE ABREVIATURAS BCL CLR CLS CTS DER HTML IL JIT JVM MMS MSIL MTBF MTTR MVC OO ORM PE RBM RCM SGBD SOAP TPM XML XSLT Base Class Library Common Language Runtime Common Language Specification Common Type System Documento de Especificação de Requesitos Hypertext Markup Language Intermediate Language Just In Time Java Virtual Machine Maintenance Management System Microsoft Intermediate Language Mean Time Between Failures Mean Time To Repair Model-View-Controller Orientado a Objeto Object Relational Mapping Portable Executable Reliability Based Maintenance Reliability Centered Maintenance Sistema Gerenciador de Banco de Dados Simple Object Access Protocol Total Productive Maintenance Extensible Marckup Language Extensible Stylesheet Language for Transformations

12 11 1. INTRODUÇÃO Em um mercado altamente competitivo, melhorar a utilização das instalações é fundamental para se alcançar a produtividade necessária à sobrevivência e sucesso da empresa. A manutenção, como função estratégica das organizações e responsável direta em garantir a disponibilidade dos equipamentos e instalações, de modo a atender a um processo de produção com confiabilidade, segurança e custos adequados, tem uma importância capital nos resultados da empresa. Esses resultados serão tanto melhores quanto mais eficaz for a gestão de manutenção. A gestão de manutenção é um sistema que se baseia em dados técnicoeconômicos para o estabelecimento de um plano estratégico que prevê ações de curto, médio e longo prazo. Diante de um mercado desafiador, competitivo e uma grande diversificação de tipos de manutenção, necessita-se de ferramentas (softwares) para dar suporte em todo processo de manutenção das máquinas e facilitar tomadas de decisões cada vez mais ágeis. Atualmente há aplicativos que fornecem ferramentas poderosas para gerenciar importantes funções de negócios, mas na maioria dos casos, funcionam sem levar em conta a individualidade e as necessidades específicas dos clientes. Assim como não há dois indivíduos com características e recursos idênticos, também não existem duas empresas que executem processos e procedimentos da mesma maneira. Portanto, para que um software realmente acrescente valor a uma empresa, ele deve ser não apenas poderoso e escalável, mas também adaptável às necessidades específicas e em constante mudança de seus clientes [Izabel Cristina, 2001] Justificativa Para atender a esta necessidade, desenvolver-se-á um software, utilizando os conceitos de orientação a objetos e seguindo o padrão de desenvolvimento web

13 12 MVC (Model-View-Controller), que possa auxiliar o gestor (ou equipe) de manutenção no monitoramento, mapeamento e coleta das informações relacionadas com as rotinas de manutenção das máquinas envolvidas de forma direta e indireta com a produção da empresa. O padrão MVC (Model-View-Controller) divide o software em três camadas. A camada Model contém os componentes da aplicação que são responsáveis pela manutenção de estado das informações contidas das bases de dados. Na camada View há os componentes responsáveis pela exibição da interface do software ao usuário. A camada Controller é responsável pela lógica do software, manipulando os componentes da camada Model através das solicitações feitas pela camada View. Visando melhorar a qualidade do software e aumentar a produtividade no processo de desenvolvimento, utilizar-se-á a engenharia de software através da aplicação da metodologia de desenvolvimento de software SCRUN. Scrum é um modelo ágil de gestão de projeto de software, que se baseia no desenvolvimento incremental das aplicações com ciclos de integrações curtos, permitindo um maior controle durante o processo desenvolvimento [Roger Pressman, 2002] Objetivo Geral Contribuir com o desenvolvimento de um sistema para auxiliar a gestão de manutenção, através dos conceitos de orientação a objeto e utilizando o padrão de desenvolvimento para aplicações Web MVC (Model-View-Controller) Objetivos Específicos Analisar as especificações técnicas dos requisitos do software; Realizar a modelagem dos diagramas de classe e dos diagramas de seqüência da camada Model; Desenvolver os componentes (classes) da camada Model;

14 13 Implementar rotinas de testes para validar o fluxo lógico e o fluxo de dados na estrutura interna dos componentes da camada Model; 1.4. Metodologia Para a conclusão e atingir os objetivos deste projeto, aplicar-se-á uma divisão nas etapas de desenvolvimento do software, seguindo uma cronologia de tempo e datas empregadas pelo método adotado de desenvolvimento de projeto SCRUN. Com base nas análises técnicas dos requisitos do software (ver anexo), serão desenvolvidos com auxílio das ferramentas JUDE Community e DBDesigner, os diagramas de classes e os diagramas de seqüência. Fazendo uso da tecnologia ASP.NET, da linguagem de programação C# e ferramentas de desenvolvimento da plataforma.net Framework, serão implementados os componentes (classes) da camada Model, responsáveis pelas consultas e manutenção do estado dos dados persistido no interior de uma base de dados controlada por um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD). Durante o ciclo de desenvolvimento, implementar-se-á testes para validar os fluxos lógicos e a confiabilidade dos resultados gerados pelas classes desenvolvidas para a camada Model. Após a realização dos testes, durante reuniões com datas previamente estabelecida pela engenharia de software, haverá o processo de integração com os outros módulos desenvolvidos pela a equipe Organizaçao do trabalho O contexto do trabalho será apresentado em seis (6) capítulos, onde o segundo capítulo aborda as características relacionadas com a necessidade de maior disponibilidade e confiablidade das máquinas envolvidas no processo produtivo. Demonstra-se a necessidade de implantação e interação entre as fases de projeto, fabricação, instalação, operação e manutenção na busca de aumentar a

15 14 disponibilidade e confiabilidade das máquinas. Apresentam-se os tipos de manutenção disponíveis, também considerados políticas de manuteção: Manutenção Corretiva Não Planejada; Manutenção Corretiva Planejada; Manutenção Preventiva; Manutenção Preditiva; Manutenção Detectiva; Engenharia de Manutenção; Para atingir a missão da manutenção, que é garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a atender a um processo de produção ou de serviço com confiabilidade, segurança e custo adequado [KARDEC, 2001], demonstra-se a necessidade de criar planos estratégicos de manutenção baseados em informações obtidas no decorrer das atividades (manutenção) e a realização de uma análise dos principais indicadores de disponibilidade das máquinas: MTBF, MTTR e DownTime. O terceiro capítulo demonstra as principais características e objetivos da plataforma.net no desenvolvimento web utilizando Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados (SGBD). Descreve-se sobre os componentes da arquitetura do.net framework: Common Language Runtime (CLR).NET framework class library (BCL) ADO.NET ASP.NET Windows Forms Common Language Specification (CLS) ; Linguagens de Programação; No quarto e quinto capítulo correspondem à metodologia e aos processos de desenvolvimento do software, tendo que explicar, discutir e desmonstrar os resultados obtidos. Os resultados demostrarão as classes (códigos) desenvolvidos, a partir da análise realizada no documento de especificação de requisitos (DER),

16 15 gerado nas reuniões com o cliente. Também serão demonstrados os diagramas de classe e sequência, necessários para o desenvolvimento da camada Model. Finalmente no sexto capítulo apresenta-se as conclusões obtidas no desenvolvimento deste trabalho e sugestões para trabalhos futuros.

17 16 2. MANUTENÇÃO DE MÁQUINA 2.1 Introdução O crescimento da automação e da mecanização passou a indicar a necessidade de maior disponibilidade, bem como maior confiabilidade, tudo isto na busca da maior produtividade. Com isso o custo da manutenção também começou a se levar muito em comparação com outros custos operacionais. Esse fato fez aumentar os sistemas de planejamento e controle de manutenção que, hoje são parte integrante da manutenção moderna [KARDEC, 2001]. A disponibilidade e confiabilidade dependem da interação e correta realização das fases de implantação de um sistema: Projeto; Fabricação; Instalação; Operação; Manutenção; Na fase do projeto, o levantamento de necessidades, inclusive o envolvimento dos usuários (operação e manutenção), além dos dados específicos para sua elaboração, nível de detalhamento, dentre outros, são de fundamental importância, pois irão impactar diretamente nas demais fases, com conseqüência no desempenho e na economia (custo-eficiência). A fabricação deve ser devidamente acompanhada e incorporar os requisitos de modernidade e aumento da confiabilidade dos equipamentos, além das sugestões oriundas da prática de manutenção. A fase de instalação deve prever cuidados com a qualidade da implantação do projeto e as técnicas utilizadas para esta finalidade. Quando a qualidade não é apurada, muitas vezes são inseridos pontos potenciais de falhas que se mantêm

18 17 ocultos por vários períodos e vêm a se manifestar muitas vezes quando o sistema é fortemente solicitado. As fases de manutenção e operação terão por objetivo garantir a função e o desempenho dos equipamentos, sistemas e instalações no decorrer de sua vida útil. Nesta fase da existência, normalmente são detectadas as deficiências geradas no projeto, seleção de equipamentos e instalação. Mesmo que a empresa detenha das melhores e mais modernas técnicas de implementação do processo de manuteção, há a necessidade de uma grande interação entre as fases descritas, pois caso contrário, a manutenção poderá encontrar várias dificuldades de desempenho durante suas atividades. As pessoas ou as equipes envolvidas, mostram-se também como um importante e impactante fator para qualidade e confiabilidade do processo de manutenção. As mesmas têm que apresentar-se qualificadas e dotadas de espírito de equipe, na busca das melhores soluções para empresa. O trabalho da manutenção está sendo enobrecido onde, cada vez mais, o pessoal da área precisa estar qualificado e equipado para evitar falhas e não para corrigi-las [KARDEC, 2001]. Esta nova postura é fruto dos novos desafios que se apresentam para as empresas neste novo cenário de uma economia globalizada e altamente competitiva, onde as mudanças se sucedem em alta velocidade e a manutenção, como uma das atividades fundamentais do processo produtivo, precisa ser um agente proativo [KARDEC, 2001]. Neste cenário a manutenção passa adotar características estratégicas, voltadas para excelentes resultados. Não existem mais espaços para improvisos e arranjos. As empresas e organizações para manter a competividade e a sobrevivência, precisam de caraterísticas básicas: Competência; Criatividade;

19 18 Flexibilidade; Velocidade; Cultura de mudança; Trabalho em equipe; Aliado a isto, cada vez mais têm amadurecido as relações de parceria entre as empresas e suas contratadas na área de manutenção. Neste contexto, uma nova estratégia está sendo praticada com os chamados contratos de parceria baseados em disponibilidade e confiabilidade das instalações, onde a contratada aumenta a sua lucratividade à medida que melhora a disponibilidade e a confiabilidade das instalações da empresa onde está atuando. Neste tipo de contrato não mais se pagam serviços, mas soluções. Esta mudança estratégica da manutenção tem reflexo direto nos resultados empresariais, tais como: Aumento da disponibilidade; Aumento do faturamento e do lucro; Aumento da segurança pessoal e das instalações; Redução da demanda de serviços; Redução de custos; Ao invés de se falar em mudança de cultura, que é um processo lento não condizente com as necessidades atuais, é preciso que a gestão implemente uma cultura de mudanças, onde o inconformismo com a perpetuação de paradigmas e de práticas seja uma constante [KARDEC, 2001]. Para dar suporte a estas necessidades de mudanças e que a equipe de gestão possa liderar este processo, tem sido colocado à disposição uma grande variedade de ferramentas gerenciais. É importante ter em mente que são, simplesmente, ferramentas e, como tal, a sua simples utilização não é sinônimo de bons resultados. Precisa-se compreender que os execelentes resultados são decorrentes do uso correto destas ferramentas [KARDEC, 2001].

20 Tipos de Manutenção A maneira pela qual é feita a intervenção nos equipamentos, sistemas ou instalações caracteriza os vários tipos de manutenção existentes. Existe uma variedade muito grande de denominações para classificar a atuação da manutenção. Com isso, provoca certa confusão na caracterização dos tipos de manutenção. Por isso, é importante uma caracterização mais objetiva dos diversos tipos de manutenção, de que, independente das denominações, todos se encaixem em um dos seis tipos descritos a seguir. Algumas práticas básicas definem os tipos principais de manutenção que são: Manutenção Corretiva Não Planejada; Manutenção Corretiva Planejada; Manutenção Preventiva; Manutenção Preditiva; Manutenção Detectiva; Engenharia de Manutenção; Os diversos tipos de manutenção podem ser também considerados como políticas de manutenção, desde que a sua aplicação seja o resultado de uma definição gerencial ou política global da instalação, baseada em dados técnicoeconômicos [KARDEC, 2001]. Várias ferramentas disponíveis e adotadas hoje em dia, têm no nome a palavra Manutenção. É importante observar que essas não são novos tipos de manutenção, mas ferramentas que permitem a aplicação dos seis tipos principais de manutenção citados anteriormente. Dentre elas, destacam-se: Manutenção Produtiva Total (TPM) ou Total Productive Maintenance;

21 20 Manutenção Centrada na Confiabilidade (RCM) ou Reliability Centered Maintenance; Manutenção Baseada na Confiabilidade (RBM) ou Reliability Based Maintenance; Manutenção Corretiva Ao atuar em um equipamento que apresenta um defeito ou um desempenho diferente do esperado estamos fazendo manutenção corretiva. Assim, a manutenção não é, necessariamente, a manutenção de emergência. A Manutenção Corretiva é a atuação para a correção da falha ou do desempenho menor que o esperado [KARDEC,2001]. Convém observar que existem duas condições específicas que levam à manutenção corretiva: Desempenho deficiente apontado pelo acompanhamento das variáveis operacionais; Ocorrência da falha; Desse modo, a ação principal na Manutenção Corretiva é corrigir ou restaurar as condições de funcionamento do equipamento ou sistema. A manutenção corretiva poder ser dividida em duas classes: Manutenção Corretiva Não Planejada; Manutenção Corretiva Planejada; Manutenção Corretiva Não Planejada Normalmente a manutenção corretiva não planejada implica altos custos, pois a quebra inesperada pode acarretar perdas de produção, perda da qualidade do produto e elevados custos indiretos de manutenção. Além disso, quebras aleatórias podem ter conseqüências bastante graves para o equipamento, isto é, a extensão

22 21 dos danos pode ser bem maior [KARDEC, 2001]. Quando uma empresa tem a maior parte de sua manutenção corretiva na classe não planejada, impactará diretamente na sua competitividade e menor redimentos do departamento de manutenção e seus equipamentos Manutenção Corretiva Planejada Manutenção Corretiva Planejada é a correção do desempenho menor que o esperado ou da falha, por decisão gerencial, isto é, pela atuação em função de acompanhamento preditivo ou pela decisão de operar até a quebra [KARDEC,2001]. Um trabalho planejado é sempre mais barato, detem de mais qualidades, rápido e mais seguro do que um trabalho não planejado. A característica principal da manutenção corretiva planejada é função da qualidade da informação fornecida pelo acompanhamento do equipamento. Mesmo que a decisão gerencial seja de deixar o equipamento funcionar até a quebra, essa é uma decisão conhecida e algum planejamento pode ser feito quando a falha ocorrer. A adoção de uma política de manutenção corretiva planejada pode advir de vários fatores: Possibilidade de compatibilizar a necessidade da intervenção com os interesses da produção; Aspectos relacionados com a segurança a falha não provoca nenhuma situação de risco para o pessoal ou para a instalação; Melhor planejamento dos serviços; Garantia da existência de sobressalentes, equipamentos e ferramental;

23 22 Existência de recursos humanos com a tecnologia necessária para a execução dos serviços e em quantidade suficiente, que podem, inclusive, ser buscados externamente à organização Manutenção Preventiva A manutenção preventiva procura com persistência evitar a ocorrência de falhas, ou seja, procura prevenir. Isso demonstra características inversas à política de manutenção corretiva. Manutenção preventiva é a atuação realizada de forma a reduzir ou evitar a falha ou queda no desempenho, obedecendo a um plano previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de tempo [KARDEC,2001]. As definições dos planos para manutenção preventiva são dificultadas por informações disponibilizadas pelo fabricante, que em determinadas situações não são tão precisas, quanto ao funcionamento do equipamento, além das condições operacionais e ambientais de atuação. Isso leva à existência de duas situações distintas na fase inicial de operação: Ocorrência de falhas antes de completar o período estimado para a intervenção; Abertura de equipamento/reposição de componentes prematuramente; Para a utilização de uma política de manutenção preventiva, alguns fatores devem serem levados em consideração: Quando não é possível a manutenção preditiva; Aspectos relacionados com a segurança pessoal ou da instalação que tornam mandatória a intervenção, normalmente para substituição de componentes.

24 23 Por oportunidade em equipamentos críticos de difícil liberação operacional. Em sistemas complexos e/ ou de operação contínua. A manutenção preventiva será tanto mais conveniente quanto maior for a simplicidade na reposição, quanto mais altos forem os custos de falhas, quanto mais as falhas prejudicarem a produção e quanto maiores forem as implicações das falhas na segurança pessoal e operacional [KARDEC, 2001]. A manutenção preventiva proporciona um conhecimento prévio das ações, permitindo uma boa condição de gerenciamento das atividades e nivelamento de recursos, além possibilitar um planejamento para o consumo de materiais [KARDEC, 2001] Manutenção Preditiva A manutenção preditiva, também conhecida por manutenção sob condição ou manutenção com base no estado do equipamento, tem como objetivo a prevenção de falhas através do acompanhamento de parâmetros diversos, permitindo a operação contínua dos equipamentos ou sistemas pelo maior tempo possível. Este acompanhamento é realizado através de medições e verificações com equipamento produzindo. Manutenção Preditiva é a atuação realizada com base em modificação de parâmetro de condição ou desempenho, cujo acompanhamento obedece a uma sistemática [KARDEC,2001]. As condições básicas para se adotar a manutenção preditiva são as seguintes: O equipamento, sistema ou instalação devem permitir algum tipo de monitoramento/medição.

25 24 O equipamento, sistema ou instalação devem merecer esse tipo de ação, em função dos custos envolvidos. As falhas devem ser oriundas de causas que possam ser monitoradas e ter sua progressão acompanhada. Seja estabelecido um programa de acompanhamento, análise e diagnóstico, sistematizado. Os fatores que influenciam a utilização de uma política de manutenção preditiva são os seguintes: Aspectos relacionados com a segurança pessoal e operacional. Redução de custos pelo acompanhamento constante das condições dos equipamentos, evitando intervenções desnecessárias. Manter os equipamentos operando, de modo seguro, por mais tempo. É fundamental que a mão-de-obra da manutenção responsável pela análise e diagnóstico seja bem treinada. Não basta medir, mas é preciso analisar os resultados e formular diagnóstico [KARDEC, 2001]. Embora isto possa parecer óbvio é comum encontrar-se, em algumas empresas, sistemas de coleta e registro de informações de acompanhamento de manutenção preditiva que não produzem ação de intervenção com a qualidade equivalente aos dados registrados Manutenção Detectiva Manutenção Detectiva é a efetuada em sistemas de proteção buscando detectar falhas ocultas ou não perceptíveis ao pessoal de operação e manutenção [KARDEC,2001]. A identificação de falhas ocultas é executada por meio de sistema de proteção que priorizam garantir a confiabilidade dos equipamentos. As equipes

26 25 responsáveis por este tipo de manutenção, devem receber treinamentos e assessorias qualificadas. Para auxiliar na execução deste tipo de manutenção, é cada vez maior a utilização de computadores digitais em instrumentação e controle de processo nos mais diversos tipos de plantas industriais. Na manutenção detectiva, especialistas fazem verificações no sistema, sem tirá-lo de operação. São capazes de detectar falhas ocultas, e preferencialmente podem corrigir a situação, mantendo sistema operando Engenharia de Manutenção Praticar a engenharia de manutenção significa uma mudança cultural [KARDEC, 2001]. É deixar de ficar consertando continuadamente, para procurar as causas básicas, modificar situações permanentes de mau desempenho, deixar de conviver com problemas crônicos, melhorar padrões e sistemáticas, desenvolver a manutenibilidade, dar feedback ao projeto, interferir tecnicamente nas compras [KARDEC, 2001]. Na figura 1 mostra a evolução nas melhorias dos resultados à medida que as diferentes técnicas vão sendo introduzidas.

27 26 Resulta dos 1 - Corretiva não planejada 2- Preventiva 3 - Preditiva e detectiva 4 - Engenharia de ma nutenção * * Tipos de manutenção * quebra de paradigma Figura 1 Resultado X Tipos de Manutenção (KARDEC, 2001) 2.3. Indicadores de Desempenho de Máquina Para atingir a missão da manutenção, que é garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a atender a um processo de produção ou de serviço com confiabilidade, segurança e custo adequado [KARDEC, 2001], precisa-se criar planos estratégicos de manutenção baseados em informações obtidas no decorrer das atividades (manutenção) realizadas nos equipamentos. Com a implementação e utilização destes planos estratégicos de manutenção, passará-se a conhecer o nível de confiabilidade e desempenho dos equipamentos durante as atividades produtivas.

28 27 A confiabilidade é a probalidade que um equipamento, célula de produção, planta ou qualquer sistema, possa desempenhar sua função requerida, por um intervalo de tempo estabelecido, sob condições definidas de uso [KARDEC, 2001]. Os níveis de confiabilidade e desempenho dos equipamentos, poderão ser estabelecidos através de indicadores, que notificarão e possibilitarão ações de manutenções preventivas ou corretivas de forma mais eficaz, melhorando assim, o tempo de disponilidade do equipamento e os custos relacionados. Outras questões importantes poderão ser informadas pelos indicadores: Com que frequência ocorrem defeitos; Qual o tempo entre um defeito e outro; Qual o tempo até o primeiro defeito; Qual o tempo gasto para reparar cada defeito; Quais as chances de um sistema funcionar sem defeitos durante um determinado período de tempo; Quais as chances de sistema estar funcionando em um determinado instante; Os principais indicadores de disponibilidade de máquinas são: MTBF; MTTR; Downtime; O MTBF (Mean Time Between Failures) tempo médio entre falhas é média aritmética dos tempos de funcionamento de máquinas, contando desde a colocação da máquina em funcionamento ou quando nova, ou após a correção da falha até a próxima falha [BRANCO, 2006]. A demonstração do cálculo do MTBF é visualizado na figura 2.

29 28 MTBF = [ HD /( NC) ] HD = Tempo após a correção até a próxima falha NC = Quantidade de manutenções corretivas Figura 2 - Cálculo do MTBF O MTTR (Mean Time To Repair) tempo média para reparo é a média aritmética dos tempos de reparo um sistema, de um equipamento ou item, ou seja, aponta a média dos tempos que a equipe de manutenção leva para repor a máquina em condições de operar desde a falha até o reparo ser dado como concluído e a máquina ser aceita como em condições de operar [BRANCO, 2006]. A demonstração do cálculo do MTBF é visualizado na figura 3. MTTR = [ HMI /( NC) ] HMI = Tempo de reparo NC = Quantidade de manutenções corretivas Figura 3 - Cálculo do MTTR O Downtime é o tempo total (Mean Forced Outage Time - MFOT) consumido desde a notificação da falha até o instante de retorno da máquina à operação. A figura 4 a seguir demonstra os indicadores na linha de tempo.

30 29 DownTime MTBF DownTime MTTR MTTR T0 Retorno para Operação Retorno para Operação Tempo Início do Reparo Início do Reparo Parada da Máquina Parada da Máquina Notificação da Falha Notificação da Falha Figura 4 - Demonstração dos Indicadores na linha do tempo

31 30 3. TECNOLOGIAS DE DESENVOLVIMENTO WEB 3.1. Introdução Aplicações web são cada vez mais comuns em nosso cotidiano. Com o uso intenso dessas aplicações, torna-se necessária a busca por soluções que possam melhorar o seu desempenho, a sua escalabilidade e a sua disponibilidade. As soluções para para este novo cenário de desenvolvimento web, foram surgindo com a evolução da arquitetura de aplicação cliente/servidor (figura 5) que possui um ciclo básico de execução formado pela tríade requisição-processamentoresposta chamada também de arquitetura de duas camadas, para a arquitetura de múltiplas camadas. Esta transição aconteceu naturalmente, à medida que camadas adicionais começaram a surgir nas aplicações entre o cliente e o banco de dados. Lógica de Apresentação Lógica de Negócio Lógica de Acesso a Dados Figura 5 - Arquitetura de duas camadas (cliente/servidor) Diante deste novo cenário, há um aumento no número de desenvolvimento de sistemas corporativos para utiliza-se no ambiente web. Onde buscam cada vez mais, melhorar a divisão de tarefas durante o processo de desenvolvimento, aprimorar a escalabilidade dos sistemas e facilitar a manutenção dos códigos fontes gerados.

32 31 Agora com a utilização das multicamadas, agregou novas tecnologias ao processo de desenvolvimento, possibilitanto assim, o surgimento de aplicações mais complexas e dotadas de grande número de algoritmos. Num modelo de 4 camadas (figura 6) pode-se observar, a separação das tarefas (papéis), onde cada componente tem determinada responsabilidade para garantir o funcionamento do todo. Lógica de Apresentação Lógica de Negócio Lógica de Acesso a Dados Figura 6 - Arquitetura de várias camadas A utilização desta arquitetura de várias camadas, criou à necessidade de administrar as interações entre as camadas do sistema. Com isso passou-se a utilizar padrões de projeto. Um dos padrões de projeto mais utilizado no desenvolvimento web é chamado MVC 1 [KOMOSINSKI, 2002]. O pradrão MVC (detalhes no item 2.4) apresenta importantes vantagens na sua utilização: Independência de SGBD (Sistema Gerenciador de Banco de Dados) - como o acesso à base de dados não será feito diretamente, mas sim através da camada de dados (Model), é possível trocar de gerenciador 1 MVC (Model-View-Controller): padrão de divisão de papéis em camadas.

33 32 de banco de dados sem comprometer a camada de persistência (banco de dados) [ROMAN, 2002]; Alta produtividade (componentes) - a separação em camadas, trás consigo uma grande vantagem, que é a possibilidade de atribuir diferentes atividades ao mesmo tempo, ao profissionais atuantes no projeto [FALKNER, 2003]; 3.2. Plataforma de Desenvolvimento.NET A plataforma.net, criada em 2000 e distribuída pela Microsoft, consiste em um conjunto de ferramentas de desenvolvimento. É um ambiente independente de linguagem para o desenvolvimento de aplicações corporativas e tem o intuito de substituir o atual ambiente desktop win32 2 e COM 3 [YAO, 2003] Características da Plataforma.Net Segundo Turtschi (2002), as principais características da plataforma.net, são: Multilinguagem - através do uso de uma interface de definição de linguagem, a MSIL (Microsoft Intermediate Language) ou somente IL (Intermediate Language), ocorre a integração entre a maioria das linguagens suportadas pela.net; Independência de plataforma e processador - a MSIL é independente de hardware e sistema operacional, possibilitando a geração de códigos de máquina para várias plataformas nos mais variados tipos de arquiteturas, desde que exista um framework apropriado para a plataforma.net [TURTSCHI, 2002]; 2 Win32: plataforma de desenvolvimento de 32 bits sobre sistema operacional Windows 3 COM: Component Object Model ou modelo objetos componentes

34 33 Gerenciamento automático de memória - todo código que é executado no CLR (Common Language Runtime) (detalhes no item 2.3.6), é chamado de código gerenciado, pois o mesmo controla toda a memória trazendo muitas vantagens, como a integração entre as linguagens e tratamento de exceções. Esta facilidade deve-se ao fato de que a plataforma.net, trata-se tudo como objeto. Sendo assim, a Microsoft mudou a forma de como a arquitetura trata os objetos carregados na memória, passando a usar o conceito de garbage collection (coletor de lixo) (detalhes no item 2.3.7) [TURTSCHI, 2002]; Suporte para padrões abertos - é compreensível que ocorra a abertura de padrões para que a tecnologia não fique isolada, permitindo assim que a mesma seja incorporada por outras tecnologias [TURTSCHI, 2002]; Segurança - a distribuição de aplicações baseadas em componentes exige segurança. A Microsoft mudou a maneira de controlar a segurança da aplicação como fazia anteriormente com os seus sistemas operacionais, com controles baseados em usuários, e resolveu seguir a mesma metodologia empregada no Java, onde o código que não é confiável é executado, mas sem acesso aos recursos críticos do sistema [TURTSCHI, 2002]; Performance e Escalabilidade um grande ganho para o desenvolvimento é proporcionado com a separação do código, dados e apresentação visual para o usuário. Isto garante uma melhor performance da aplicação e gera uma escalabilidade muito maior [TURTSCHI, 2002] Estrutura da Plataforma.NET A estrutura da plataforma.net é composta por quatro principais componentes (figura 7):.NET Framework;.NET Enterprise Servers;

35 34 Building Block Services; Microsoft Visual Studio.NET; Figura 7 - Estrutura da plataforma.net com as suas principais tecnologias THAI (2003) 3.3..NET Framework O.NET framework é uma biblioteca de componentes de linguagem-neutra e ambiente de execução, sendo responsável pelo gerenciamento e execução dos aplicativos desenvolvidos em.net. Um dos objetivos do.net Framework é trazer a reusabilidade ao desenvolvimento da aplicação fornecendo uma estrutura de classes comuns aos colaboradores que estão usando os compiladores para gerarem IL (Intermediate Language) [THAI, 2001]. Segundo a Microsoft (2003) e Turtschi (2002) atualmente o framework suporta as linguagens Perl, Python, COBOL, JScript, Eiffel, Haskell, Pascal, ML, Ada, APL, C, C++, Visual Basic, C#, SmallTalk, Oberon, Scheme, Mercury, Oz e Objective Caml. Além disto, suporta as tecnologias existentes para internet incluindo Hypertext Markup Language (HTML), Extensible Markup Language (XML), Simple Object Access Protocol (SOAP), Extensible Stylesheet Language for Transformations (XSLT), Xpath e outros. As classes do.net framework estão disponíveis para que os programadores

36 35 possam usá-las caso seja necessário. Uma classe somente não poderá ser estendida, se por ventura vir a ser fechada pela fabricante. A arquitetura do.net framework (figura 8) consiste dos seguintes componentes: Common Language Runtime (CLR).NET framework class library (BCL) ADO.NET ASP.NET Windows Forms Common Language Specification (CLS) ; Linguagens de Programação; Figura 8 - Estrutura do.net framework (MICROSOFT, 2003) Common Language Runtime (CLR)

37 36 O componente CLR (figura 9) é a parte mais importante do.net framework, pois é responsável pela execução do código MSIL [THAI, 2001]. o Conforme Turtschi (2002), o CLR fornece uma execução segura, pois realiza gerenciamento de segurança e de memória, segurança do tipo e interoperabilidade de interlinguagem. Um código não gerenciado pode gravar em áreas da memória que ele não possui, executar instruções em locais arbitrários da memória e apresentar qualquer outro mau comportamento que não possa ser gerenciado ou evitado pelo CLR. Figura 9 - Funcionamento da CLR (MICROSOFT, 2003) Em outras palavras o CLR, é a máquina virtual da plataforma.net, assim como a plataforma Java tem a sua própria JVM (Java Virtual Machine) [YAO, 2003]. O CLR utiliza a tecnologia de compilação Just In Time (JIT 4 ) para transformar o código MSIL no código nativo do equipamento, sendo que possui três tipos de JIT (TURTSCHI, 2002): 1. Pré-JIT - o código MSIL é compilado para o código nativo de uma única vez; 2. Econo-JIT - o código MSIL é compilado bit a bit para o código nativo, liberando recursos da memória cache quando necessário; 4 JIT: Just in time, ou seja, em tempo de execução.

38 37 3. Normal-JIT - é o JIT padrão do.net. O código MSIL é compilado para o código nativo somente quando for utilizado e o resultado é armazenado na memória cache. Essencialmente, a finalidade de um compilador JIT é trazer um desempenho mais elevado ao código interpretado colocando o código nativo compilado em um lugar reservado (cache), de modo que quando a chamada seguinte é feita ao mesmo método/procedimento, o código da memória cache seja executado, tendo por resultado um aumento na velocidade da aplicação [TURTSCHI, 2002]. Assim como o Java gera um bytecode para ser interpretado pela máquina virtual, o ambiente CLR, possuem um.net PE (Portable Executable) file, que segue alguns padrões pré-estabelecidos pela Microsoft (figura 10) [THAI, 2001]. Figura 10 - Estrutura de um arquivo executável pelo CLR (THAI, 2001) NET Framework Class Library (BLC) A.NET Framework Class Library, ou ainda,.net Base Class Library (BCL),

39 38 reúne as bibliotecas que compõe o ambiente da plataforma. Isto compreende desde as funções mais básicas até as mais complexas. Ressalta-se também que a interoperação com a BCL, dá-se independente da linguagem usada, desde que seja suportada pela plataforma, caracterizando assim o compartilhamento comum da biblioteca [TURTSCHI, 2002] ADO.NET A tecnologia de acesso a dados da Microsoft ADO.NET, usa o XML (detalhes no item 2.5.1) como formato de transmissão de dados entre os componentes. Isto significa que o componente receptor não necessariamente precisa ser um componente ADO.NET, desde que possa receber conjuntos de dados formatados em XML, ressaltando assim a interoperabilidade entre os mais diversos e heterogêneos ambientes [THAI, 2001]. A escalabilidade é outra das principais características desta tecnologia, onde consegue-se um bom desempenho, sem degradar a performance do sistema. Isto ocorre devido o acesso aos dados serem feitos através de um tipo de pool de conexões, com o controle da conexão pelo objeto, somente reconectando-se quando da nova solicitação do cliente e transmitindo os dados, diferentemente do modelo cliente/servidor, quando a conexão ficava ativa e degradava o sistema quando múltiplos acessos simultâneos eram realizados [THAI, 2001]. A produtividade também é realçada com o uso das classes desta tecnologia, pois segue o conceito de Orientado a Objeto (OO), onde podemos herdar e estender estas classes [THAI, 2001]. A figura 11 apresenta a arquitetura do ADO.NET.

40 39 Figura 11 - Arquitetura ADO.NET (THAI, 2001) ASP.NET A tecnologia ASP.NET (figura 12) é uma evolução natural da linguagem interpretada de scripts denominada ASP, que em conjunto com o framework.net, configura-se em um bom ambiente de desenvolvimento, com a real separação entre o código e o design da aplicação. Entretanto, esta nova tecnologia permite que o código fonte não seja necessariamente escrito em ASP, mas em qualquer outra linguagem homologada para a plataforma.net [TURTSCHI, 2002]. Figura 12 - Arquitetura ASP.NET

41 Windows Forms O Windows Forms é um conjunto de bibliotecas gerenciadas, que habilita tarefas comuns de aplicativo como a leitura e a gravação no sistema de arquivos [MICROSOFT,2008]. No Windows Forms, um formulário é uma superfície visual na qual são exibidas informações para o usuário. Normalmente, os aplicativos do Windows Forms são criados pela inserção de controles em formulários e pelo desenvolvimento de respostas a ações do usuário, como cliques do mouse ou pressionamentos de teclas. Um controle é um elemento discreto de interface do usuário que exibe dados ou aceita a entrada de dados [MICROSOFT, 2008]. O Windows Forms contém uma variedade de controles que podem ser colocados em formulários: controles que exibem caixas de texto, botões, caixas suspensas, botões de rádio e até mesmo páginas da web. Se os controles existentes não atenderem às necessidades, é possível desenvolver controles customizados Common Language Specification (CLS) A Common Language Specification (CLS) é um conjunto de construções e restrições que serve como guia para escritores de biblioteca e escritores de compiladores. Permite que biblioteca sejam usadas totalmente de qualquer linguagem que suporte a CLS e que essas linguagens se integrem umas com as outras. A Common Language Specification é um subconjunto do Common Type System [TAVARES, 2001]. O Common Type System (CTS) é um sistema de tipos complexas, incorporado

42 41 ao Common Language Runtime (CLR), que aceita os tipos e operações encontradas na maioria das linguagens de programação. O CTS aceita a implementação completa de uma ampla gama de linguagens de programação [TAVARES, 2001]. A Common Language Specification também é importante para desenvolvedores de aplicativos que estejam escrevendo código a ser usado por outros desenvolvedores. Quando os desenvolvedores projetam APIs acessíveis publicamente seguindo as regras da CLS, essas APIs são facilmente usadas de outras linguagens de programação voltadas para o Common Language Runtime (CLR) [TAVARES, 2001] Linguagem de Programação C# A linguagem de programação C# (lê-se C Sharp) é simples, mas poderosa, e ideal para desenvolver aplicações web com ASP.NET [LOTAR, 2007]. A linguagem C# é uma evolução C e C++. Com isso utiliza muitas características do C++, como por exemplo, declarações, expressões e operadores. O C# possui um mecanismo chamado Garbage collector (Coletor de Lixo), característico da linguagem Java, que gerencia de forma automática, a memória utilizada pelas aplicações e facilita o desenvolvimento de aplicações web e de aplicações para desktop. O C# é uma linguagem orientada a objetos com a qual podemos criar classes que podem ser utilizadas por outras linguagens. Uma característica importante é que ainda é possível utilizar os componentes COM, facilitando assim uma rápida migração para um ambiente de desenvolvimento de alto nível sem precisar reescrever todas as aplicações que você possui [LOTAR, 2007].

43 Mono Rails Implementação do MVC (Model-View-Controller) O MonoRail é um framework MVC para ASP.NET voltado para aplicações web. Ele faz parte do Castle Project, que tem o objetivo fornecer um conjunto de ferramentas simples para acelerar o desenvolvimento de aplicações desktop e web [CASTLE, 2007]. O MVC é um padrão de arquitetura, usado para separar em camadas as aplicações WEB [CAVANESS, 2002]. Com o uso do MVC (figura 2.9), consegue-se vantagens significativas no desenvolvimento de aplicativos, através da separação das camadas. Isto possibilita implementar com maior facilidade e clareza questões programáticas importantes como a persistência de dados, controle de segurança, comunicação em rede e fluxo de visualização. Equipes de programação podem se concentrar em suas habilidades centrais e integrar as camadas através de interfaces bem definidas. Esta separação permite que aplicativos possam ser mais facilmente modificados e estendidos para atender a novas exigências, bem como possibilitar que a interface com o usuário apresente várias visões de um só modelo, sem interferir com a lógica de negócio [CAVANESS, 2002].

44 43 Figura 13 - Padrão MVC - separação em camadas (CAVANESS, 2002) Alur (2003) define as camadas do MVC como: Model (Modelo) - representa a camada onde a lógica do negócio vai ser aplicada. O model prepara os dados para que a view consiga exibi-los. Qualquer regra de negócio, acesso ao banco deve estar nesta camada; View (Visão) - representa a camada que exibe os dados processados pelo Model. A View também encaminha entradas de dados do usuário para o Controller; Controller (Controlador) - é a camada que controla todas as requisições e Views selecionadas pelo usuário. Ela interpreta o

45 44 pedido do usuário e encaminha para o model correto que prepara os dados para retornar para a View de resposta. Uma aplicação é constituída de vários controladores, geralmente um para cada requisição. Algumas linguagens de programação interpretadas como PHP e ASP, oferece restrições ao uso do MVC, por causa da sua estrutura interna onde os códigos HTML estão inseridos juntamente com os scripts das referidas linguagens no arquivo fonte. Por outro lado, linguagens como Java e C#, são mais apropriadas, pois definem claramente os objetos e ações de forma separada da interface. Novamente, esta separação possibilita funcionalidade distinta das camadas, bem como a extensão de aplicativos, reutilização de código e, conseqüentemente, menor tempo e custo de desenvolvimento Object Relational Mapping (ORM) Mapeamento objeto-relacional (ORM) é uma técnica de desenvolvimento utilizada para reduzir diferença que existe entre os modelos de dados relacionais e orientados a objeto. Esta diferença é causada quando se faz uso da programação orientada a objeto utilizando banco de dados relacionais. Com a utilização do ORM, as tabelas do banco de dados passam a serem representadas através de classes e os registros de cada tabela são representados como instâncias das classes correspondentes. A relação entre as tabelas onde originam os dados e o objeto que os disponibiliza é configurada pelo programador, isolando o código do programa das alterações à organização dos dados nas tabelas do banco de dados. Com esta técnica, o programador não precisa de se preocupar com os comandos em linguagem SQL, pois irá usar uma interface de programação simples que faz todo o trabalho de persistência.

46 45 Essas interfaces são ferramentas que gereciam e realização o mapeamento de como as informações serão armazenadas (persistida) e capturas no banco de dados. Para a plataforma Linux, pode citar-se como exemplo, as ferramentas NHibernate e ActiveRecord NHibernate NHibernate é uma biblioteca (Framework) baseada em.net para persistir os objetos para bases de dados relacionais [AÉCE, 2005]. Baseado em uma ferramenta de persistência de dados do Java, chamado Hibernate, o NHibernate tem a finalidade de persistir os objetos.net em uma base de dados relacional subjacente. Isso facilita muito ao invés de escrever códigos SQL dentro e fora da base de dados, pois o NHibernate gera o código SQL necessário, certificando-se que os tipos e o valores são corretamente criados [AÉCE, 2005]. Para realizar o mapeamento das tabelas contidas no banco de dados utilizando o NHibernate (figura 16), precisa-se criar as classes (figura 15) com as propriedades que deseja-se armazenar (persistir) e um arquivo XML (figura 14), que ficará responsável em informar ao NHibernate quais as propriedades da classe.net receberá as informações das colunas da tabela do banco de dados. XML é uma linguagem definida como o formato universal para dados estruturados na Web. Esses dados consistem em tabelas, desenhos, parâmetros de configuração, etc. A linguagem então trata de definir regras que permitem escrever esses documentos de forma que sejam adequadamente visíveis ao computador [ALECRIM, 2006]. Para que o NHibernate funcione corretamente, cada classe.net deverá conter o seu respectivo arquivo XML de mapeamento. Este arquivos XML deverão estar nomeado com o mesmo nome da classe e disposto no mesmo diretório da

47 46 classe. XML.hbm :é uma convenção usada pelo NHibernate para reconhecer automaticamente o arquivo como um arquivo de mapeamento M a c h i n e. h b m.x m l <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <hibernate-mapping xmlns="urn:nhibernate-mapping-2.2" assembly= MMS" namespace= MMS.Model"> <class name= tab_maquina"> <id name= id"> <generator class= increment" /> </id> <property name= codigo" /> <property name= data_aquisicao" /> </class> </hibernate-mapping> Figura 14 - Arquivo XML de mapeamento Maquina.cs namespace MMS.Models using System; using NHibernate.Expression; public class Maquina private int id; private string codigo; private DateTime dataaquisicao; public int Id get return id; set id = value; public string Codigo get return codigo; set codigo = value; public DateTime DataAquisicao get return dataaquisicao; set dataaquisicao = value; Figura 15 - Classe.Net

48 47 Maquina.cs NHibernate + XML Maquina.hbm.xml Hibernate.cfg.xml tab_maquina Figura 16 - Mapeamento das tabelas do banco de dados Castle ActiveRecord O ActiveRecord faz parte dos projeto open-source disponibilizado pelo Castle Project. Sua implementação foi desenvolvida sob o NHibernate (figura 17), herdando as características de possibilitar a persistência de objetos de maneira rápida e sem a necessidade de programar utilizando diretamente a linguagem SQL. View Controller Model ActiveRecord Banco de Dados Figura 17 - Diagrama de Bloco MVC

49 48 Com a utilização do ActiveRecord no desenvolvimento da camada Model, do padrão MVC (Model-View-Controller), a implementação das classes tornou-se mais ágil. Pois não há, a necessidade de gerar um arquivo XML e uma classe sepadaremente para representar uma tabela contida no banco de dados (Figura 18). O desenvolvimento está focado apenas na implementação de uma única classe contendo todas as informações necessárias para realizar o mapeamento da tabela (Figura 19). A relação entre classe-tabela, passou a ser uma classe para uma tabela. Maquina.cs Maquina.cs namespace MMS.Models using System; using Castle.ActiveRecord; using NHibernate.Expression; public class Maquina private int id; private string codigo; private DateTime dataaquisicao; [PrimaryKey( id )] public int Id get return id; set id = value; XML NHibernate [Property( codigo )] public string Codigo get return codigo; set codigo = value; [Property( data_aquisicao )] public DateTime DataAquisicao get return dataaquisicao; set dataaquisicao = value; Figura 18 - Implementação de Classe.NET utilizando ActiveRecord

50 49 Active Record Maquina.cs NHibernate + XML Maquina.hbm.xml Maquina.cs Web.config tab_maquina Figura 19 - Representação do mapeamento das tabelas com ActiveRecord 3.6. Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD) Os bancos de dados e as suas tecnologias estão provocando um grande impacto no crescimento do uso de computadores. É viável afirmar que eles representam um papel crítico em quase todas as áreas em que os computadores são utilizados, incluindo negócios, comércio eletrônico, engenharia, educação, entre outras [ELMASRI, 2005]. Um banco de dados é uma coleção de dados relacionais. Os dados são fatos que podem ser gravados e que possuem um significado implícito [ELMASRI, 2005]. A seguir mostra-se algumas propriedades implícitas que um banco de dados possui: Representa alguns aspectos do mundo real; É uma coleção lógica e coerente de dados com algum significado inerente; É projetato, contruído e povoado por dados, atendendo a uma proposta específica;

51 50 Possui um grupo de usuário definido e algumas aplicações preconcebidas, de acordo com o interesse desse grupo de usuários; O banco de dados contém tamanho e complexidade variável, possuindo algumas fontes das quais os dados é derivado, alguns níveis de interação com os eventos do mundo real e um público efetivamente interessado em seus conteúdos. Um banco de dados computadorizado pode ser criado e mantido tanto por um grupo de aplicativos escritos especialmente para essa tarefa, como por um sistema gerenciador de bando de dados. Um sistema gereciador de bando de dados (SGBD) é uma coleção de programas que permite aos usuários criar e manter um banco de dados [ELMASRI, 2005]. Atualmente no mercado, há vários sistemas gerenciadores de banco de dados, como por exemplo: MySQL; Microsoft SQL Server; Oracle; Postgree; Firebird; Interbase; DB2; O SGBD é um sistema de software de propósito geral que facilita os processos de: Definição; Construção; Manipulação e compartilhamento de bancos de dados entre vários usuários e aplicações; Proteção e Manutenção do banco de dados;

52 51 A definição de um banco de dados implica especificar os tipos de dados, as estruturas e as restrições para os dados a serem armazenados. A construção de um banco de dados é o processo de armazenar os dados em alguma mídia apropriada controlada pelo SGBD. A manipulação inclui algumas funções, como: Pesquisas em banco de dados para recuperar um dado específico; atualização do banco; Gerar relatórios de dados; O compartilhamento permite aos múltiplos usuários e programas acessar, de forma concorrente, o banco de dados. A proteção do sistema inclui a prevenção contra o mau funcionamento ou falhas (crashes) no hardware ou software, e segurança contra acessos não autorizados ou maliciosos. Um banco de dados típico pode ter um ciclo de vida de muitos anos, por isso, os SGBD devem ser capazes de manter um sistema de banco de dados que permita a evolução dos requisitos que se alteram ao longo do tempo. A definição de um sistema de banco de dados (figura 20), é formada pela junção do banco de dados e o software SGBD.

53 52 SISTEMA DE BANDO DE DADOS Usuários/Programadores Programas de Aplicações / Conculstas (Queries) SOFTWARE SGBD Programa para Processamento de Conculstas/Programas Software para Acesso aos Dados Armazenados Definição dos Dados Armazenados (metada dos) Banco de Dados Armazena dos Figura 20 - Configuração de um sistema de Banco de Dados (ELMASRI, 2005) MySQL O MySQL é um dos sistemas de gerenciamento de banco de dados mais populares, ocasionado pelo grande volume de desenvolvimento de aplicações web, onde o mesmo é amplamente utilizado. Outro fator que ajuda na popularidade do MySQL é sua disponibilidade para praticamente qualquer sistema operacional, como Linux, FreeBSD (e outros sistemas baseados em Unix), Windows e Mac OS X.

54 53 Além disso, o MySQL é um software livre (open-source), o que significa que é permitido estudá-lo ou alterá-lo conforme a necessidade. Entre as características técnicas do SGBD MySQL, estão: Alta compatibilidade com linguagens como PHP, Java, Python, C#, Ruby e C/C++; Baixa exigência de processamento (em comparação como outros SGBD); Vários sistemas de armazenamento de dados (batabase engine), como MyISAM, MySQL Cluster, CSV, Merge, InnoDB, entre outros; Recursos como transactions (transações), conectividade segura, indexação de campos de texto, replicação, entre outros; Suporta grandes volumes dados; Instruções em SQL; Um fato importante a ser destacado sobre o MySQL, é que esse SGBD também possui uma licença comercial, ou seja, é possível obter suporte diferenciado dos desenvolvedores.

55 54 4. METODOLOGIA O produto final deste trabalho consiste em contribuir no desenvolvimento da camada Model, do sistema de gerenciamento de manuntenção MMS (Maintenance Management System), utilizando softwares livres. O sistema é formado pelo desenvolvimento das camadas do padrão MVC e a implementação das tabelas no SGBD MySQL. O desenvolvimento deste sistema, seguiu uma cronologia de tempo e datas empregadas pelo método SCRUM, adotado neste projeto. Com base nas análises técnicas dos requisitos do software, descritos no documento de especificação de requisitos DER (ver apêndice), foram desenvolvidos com auxílio da ferramenta JUDE Community e DBDesingner, os diagramas de classes e os diagramas de seqüência. Para o desenvolvimento das classes da camada Model, utilizou-se da tecnologia ASP.NET, da linguagem de programação C# e do framework Castle Active Record, que é responsáveis pelas consultas e manipulação das informações persistidas do banco de dados controlado pelo SGBD MySQL. Durante o ciclo de desenvolvimento, realizaram-se testes para validar os fluxos lógicos e a confiabilidade dos resultados gerados pelas classes desenvolvidas para a camada Model. Após a realização dos testes, durante reuniões com datas previamente estabelecida pela engenharia de software, houveram-se os processos de integração com os outros módulos (camadas) desenvolvidos pela a equipe Requisitos do Software

56 55 O sistema MMS, como já dito anteriormente, foi desenvolvido para gerenciar o processo de manutenção das máquinas. O desenvolvimento deste projeto seguiu o documento de especificação de requisitos DER (ver apêndice), gerado durante reuniões com o Prof o Marcelo A. Oliveira, que representa o cliente do sistema. Alguns dos principais requisitos funcionais desse sistema são descritos abaixo: MMS_CCS_RF_001 Cadastro das Máquinas; MMS_CCS_RF_004 Cadastro de Técnicos; MMS_CCS_RF_005 Cadastro de Supervisores; MMS_CCS_RF_006 Abertura de Ordem de Serviço; MMS_CCS_RF_007 Fechamento de Ordem de Serviço; MMS_RS_RF _005 Relatório de MTBF por máquina; MMS_RS_RF _007 Relatório de MTTR; MMS_RS_RF _008 Relatório de DownTime; Como ferramenta de modelagem, foi utilizado o software livre Jude Community, que possibilita a criação de diagramas UML em um formato padrão. Esta ferramenta se encontra para download no site De acordo MELO [16], A UML define em sua versão 2.0 treze tipos de diagramas, divididos em duas categorias: diagramas estruturais ou estáticos (Structural Diagrams) e diagramas dinâmicos (Behavioral Diagrams), conforme divisão mostrada na Figura 21. Diagramas Estruturais Diagrama de Classes Diagrama de Objetos Diagrama de Componentes Diagrama de Pacotes Diagrama de Implantação Diagrama de Estrutura Composta

57 56 Diagramas Dinâmicos Diagrama de Casos de Uso Diagrama de Interação: - Diagrama de Visão Geral - Diagrama de Seqüência - Diagrama Temporal - Diagrama de Comunicação Diagrama de Atividades Diagrama de Máquina de Estados Figura 21 - Diagramas existentes na UML 2.0 seqüência. Neste trabalho foram criados os diagramas de classes e os diagramas de Diagrama de Classe Segundo MELO [16], Os diagramas de classes (Class Diagram) apresentam elementos conectados por relacionamentos. Usado para exibir entidades do mundo real, além de elementos de análise e projeto. No projeto MMS as classes desenvolvidas na camada Model, representam uma relação 1:1, ou seja, para cada tabela contida no banco de dados MySQL, há uma classe de mapeamento na camada Model. Os diagramas de classe foram desenvolvidos com auxílio da ferramenta livre DBDesigner versão 4. Com esta ferramenta disponível para download no site pode-se realizar o desenvolvimento das tabelas, com seus devidos campos e relacionamento. Em conseqüência, realizam-se a definição das classes com seus devidos relacionamentos. Com a utilização desta ferramenta o processo de implementação das tabelas também se tornou mais ágil, pois a mesma permite a criação de scripts SQL, para o desenvolvimento das tabelas

58 57 no banco de dados automaticamente. No projeto MMS as classes foram organizadas em blocos, onde os mesmo representam o contexto das informações e ações com que as classes iram manipular. A figura 22 demonstra o bloco Usuário do Sistema, onde contém as tabelas tab_authentication e tab_user. A partir destas tabelas foram desenvolvidas as classes Authentication.cs e User.cs, que são responsáveis pelo controle de acesso do sistema. A área em destaque vermelho da figura 22, representa o relacionamento é de 1 para muitos (1:N). 1. N Figura 22 - Diagrama de Classe (Usuários do Sistema) A figura 23 demonstra o bloco Dados de Máquina, que contém as tabelas tab_machine_model, tab_machine_manufacturer, tab_machine_type, tab_machine_group, tab_line_stage, tab_assembly_line e tab_machine. A partir

59 58 desta tabelas foram desenvolvidas as classes MachineModel.cs, Manufacturer.cs, MachineType.cs, MachineGroup.cs, StageAssemblyLine.cs, AssemblyLine.cs e Machine.cs respectivamente. Estas classes são responsáveis pelo cadastro das máquinas, com as informações necessárias para mapear e monitorar as mesmas durante o processo produtivo e ocorrências de falhas. Figura 23 - Diagrama de Classe (Dados da Máquina) A figura 24 demonstra o bloco Ordem de Serviço, que contém as tabelas tab_service_order, tab_maintenance_report, tab_preventive_maintenance_report, tab_predictive_maintenance_report, tab_corrective_maintenance_report e tab_failure_mode. A partir destas tabelas foram desenvolvidas as classes ServiceOrder.cs, MaintenanceReport.cs, PreventiveMaintenanceReport.cs, PredictiveMaintenanceReport.cs, CorrectiveMaintenance.cs e FailureMode.cs

60 59 respectivamente. Estas classes são responsáveis em armazenar no SGBD MySQL, as informações sobres as ocorrências de falhas, tipos de manutenção submetida e modos de falhas, que darão o suporte necessário para o desenvolvimento dos indicadores de máquinas já descritos anteriormente. 1 : 1 Figura 24 - Diagrama de Classe (Ordem de Serviço) A figura 25 demonstra o bloco Logs do Sistema, que contém a tabela tab_machine_stop_log. A partir desta classe foi desenvolvida a classe MachineStopLog.cs, que responsável em armazenar as informações necessárias para geração dos relatórios dos indicadores de máquinas: MTBF, MTTR e Downtime.

61 60 Figura 25 - Diagrama de Classe (Logs do Sistema) Diagrama de Seqüência Segundo MELO [16] Os diagramas de seqüências (Sequence Diagram) mostra as interações que correspondem a um conjunto de mensagens trocadas entre objetos e a ordem que essas mensagens acontecem. A seguir serão apresentado os principais diagramas de seqüência do projeto MMS, onde os mesmos demonstram o fluxo das mensagens que ocorrem entre as camadas MVC desenvolvidas no sistema. A figura 26 demonstra o processo que ocorre entre as camadas MVC para realizar o login de um usuário no sistema.

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