Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores 2013/2014 1º Semestre Portfolio MEEC Guia de Laboratório -- Trabalho 2 -- Preparado por João Miranda Lemos Instituto Superior Técnico Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 1
Sessão nº 2 Planear o projecto Objectivos O objectivo desta sessão é planear o projecto de desenvolvimento de um robot NXT capaz de seguir uma fita preta num fundo branco. É realizada uma reunião de planeamento do projecto em que participam todos os grupos em conjunto. Cada grupo elabora em conjunto uma acta da reunião (numa reunião normal há apenas uma acta que é aprovada por todos) que dever ser escrita em LATEX. Utilização do MS Project para realizar o planeamento do projecto. Elementos a entregar no final sa sessão No final desta sessão, cada grupo deve entregar por via electrónica: 1. Acta da reunião. 2. Planeamento do projecto de construção de um feixe hertziano realizado com o MS Project (exercício de introdução ao MS-Project). 3. Planeamento do projecto de desenvolvimento do robot NXT capaz de seguir uma fita, feito com o MS Project. Descrição do trabalho Descrição geral do trabalho a realizar Esta sessão de trabalho laboratorial consta de 3 partes: Na primeira parte é realizada uma reunião em que participam todos os alunos do turno de laboratório, e cujo objectivo é discutir os objectivos e fazer o planeamento do projecto de desenvolvimento de um robot NXT capaz de seguir uma fita preta. Na segunda parte, cada grupo faz o planeamento do projecto recorrenndo ao programa MS Project. Nesta segunda parte são realizadas duas actividades: o Em primeiro lugar, é realizado um exercício de aprendizagem da utilização do MS-Project para traçar automaticamente cartas de Gantt, definir milestones e determinar o caminho crítico. Neste exercício define-se no MS-Project o projecto discutido na aula teórica relativo à construção de um feixe hertziano. o Em segundo lugar, aplica-se o MS Project ao projecto de construção do robot que foi delineado na reunião Na terceira parte cada grupo escreve em LATEX uma versão da acta da reunião. Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 2
Conceitos básicos sobre planeamento Recorde os concentos básicos sobre planeamento apresentados nas aulas teóricas: Um projecto é uma sequência de actividades que conduz a um objectivo bem definido, por exemplo, construir um robot que siga uma fita e páre quando encontra um obstáculo, retomando a sua marcha quando este é removido. O projecto está estruturado em tarefas. Exemplos de tarefas são projectar um circuito eléctronico, construir um robot a partir de peças da LEGO, testar um sistema, etc. As diversas tarefas demoram tempo a ser efectuadas, começando num determinado instante de tempo e acabando noutro. Os instantes de início dependem da interdependência entre as diversas tarefas. Por exemplo, não posso começar a construir um circuito sem o ter projectado primeiro. O diagrama de PERT é um grafo em que os nós são as tarefas e em que os ramos traduzem a interdependência entre as tarefas. O diagrama de Gantt é um gráfico de barras que mostra, para cada tarefa, o período em que está a ser executada. O caminho crítico (critical path) é uma sequência de tarefas tal que, se uma se atrasar, esse atraso se reflecte na duração total do projecto As milestones são resultados intermédios, facilmente observáveis de um modo objectivo, que permitem avaliar se o projecto está a ser executado como previsto. Exemplo de milestones: Há um prohgrama que mostra o robot a andar e a parar quando encontra um obstáculo. Reunião para planeamento do projecto Uma reunião é convocada por alguém com competência para o fazer. Exemplo: O Coordenador de um projecto ou um director de departamento. A convocatória deve indicar: De que tipo de reunião se trata (por exemplo, reunião da equipa de projecto dos Patins de Madeira, ou reunião do Conselho Geral da Associação dos Comedores de Gelados). A data, hora e local da reunião. As pessoas convocadas. A ordem de trabalhos, constituída por uma lista numareda de pontos a discutir. Quam convoca a reunião e em que qualidade A data da convocatória. A convocatória desta reunião poderia ser tal como se mostra a seguir Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 3
Convocatória Projecto do robot NXT Convocam-se todos os alunos do turno XX de Portfolio a estarem presentes numa reunião a ter lugar no Laboratório Pedro Nunes no dia 18 de Brumário de 1799 pelas 9h00 da manhã, com a seguinte ordem de trabalhos: 1. Constituição da mesa da reunião 2. Revisão dos objectivos do projecto. 3. Definição das tarefas do projecto e da duração de cada tarefa 4. Definição do diagrama de PERT 5. Definição das milestones do projecto 6. Outros assuntos de interesse para o projecto Legopólis, 15 de Floreal de 1799 O Coordenador do Projecto Prof. Gyro Gearloose Se existirem reuniões anteriores, o primeiro ponto da ordem de trabalhos é a aprovação da acta da reunião anterior. Muitas vezes inclui-se também um ponto de informações, em que se permite aos presentes dar ou pedir informações sobre assuntos de interesse para o objectivo da reunião. No trabalho de laboratório seguir-se-á esta ordem de trabalhos. Reunião Os alunos presentes promovem a constituição da mesa. Esta consta de um presidente, que dirige os trabalhos e de um ou mais secretários. Deverá ser escolhido um presidente entre os alunos. Neste caso, todos os alunos presentes são considerados secretários. O papel do presidente é Declarar aberta e fechada a reunião; Declarar sucessivamente aberta a discussão sobre os diversos pontos da ordem de trabalhos Introduzir os assuntos relativos aos diversos pontos, ou dar a palavra a quem o faça. Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 4
Moderar as discussões, dando a palavra aos particip+antes de modo ordenado e imparcial e impedindo que alguém monopolize a discussão. Proceder às votações, se for caso disso. O presidente vota apenas em caso de empate. O papel dos secretários é: Ajudar o presidente a dirigir a reunião, por exemplo, tomando nota dos inscritos para falar; Elaborar a acta da reunião. A acta da reunião é um documento que, na sua versão mais simples, contém a data, hora e local da reunião, a lista dos presentes e, para cada ponto da ordem de trabalhos, as decisões tomadas e o resultado das votações que a elas levaram. Em certos casos pode incluir uma descrição detalhada das intervenções realizadas pelos presentes. Após a mesa estar constituída, o presidente deve abrir a reunião, devendo os secretários tomar notas para elaboração da acta de acordo com o explicado acima. Neste caso, a acta deve ser o mais simples possível, mas conter informação técnica suficiente para a elaboração do projecto. Por exemplo, se se concluir que a lista de tarefas do projecto deve ser uma determinada, esta lista deve constar da acta, mas não deve constar a sequência de intervenções que levou a ela. Devem ser seguidos os pontos da reunião. Alguns aspectos técnicos a ter em conta no projecto são os seguintes: O objectivo da reunião é o desenvolvimento do robot que segue uma fita e que pára quando encontra um obstáculo, retomando a sua marcha quando este é avisado. Supõe-se que o ponto de partida é o kit da LEGO, que requer a montagem das peças (de facto, esta não foi a situação encontrada em Portfolio dado que os alunos receberam o robot já montado e só se tiveram de preocupar com o software, mas para efeitos do planeamento de um projecto de uma maneira mais global seugere-se que seja considerada). Sugere-se ainda que se considerem tarefas associadas à exploração dos diversos blocos de programação e dos sensores, e ainda ao aperfeiçoamento do programa usando técnicas de programação em que se exploram os valores numéricos dados pelos sensores e não apenas um sinal tudo ou nada. O projecto deve incluir tarefas relativas à verificação de especificações e também à apresentação e disseminação dos resultados obtidos (para fazer a disseminação do projecto podemos enviar uma carta a cada lisboeta, o que não parece prático; de que outra maneira se poderia fazer a disseminação). Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 5
Sugere-se que seja usado o quadro branco da sala para elaborar um esboço da lista de tarefas, e do PERT. Pode começar-se por listar tarefas e depois organizar, por tentativa e erro, a lista, reordenando-a, acrescentando tarefas em falta e cortando outras supérfluas. Este exercício visa desenvolver a capacidade de ter uma visão global sobre o projecto. O que é que é verdadeiramente importante e que tarefas podemos agregar. Devem evitar-se muitas tarefas, associadas a aspectos muito detalhados. Os detalhes seriam incorporados em trabalhos posteriores, bem como outros aspectos tal como os custos e recursos necessários. Os tempos necessários para as diversas tarefas devem ser estimados. Deve usar-se como unidade o dia. Trata-se de uma primeira estimativa que pode ser grosseira. Estimativas mais precisas são obtidas posteriormente e dependem de mais recolha de informação. Est detralhe cai fora do âmbito deste trabalho. No ponto da ordem de trabalhos relativo às milestones, devem ser escolhidas milestones que reflictam realizações intermédias importantes do projecto, por exemplo, o kit de peças estar montado ou ter sido desenvolvido um programa que executa uma determinada tarefa. As milestones devem ser associadas ao fim de uma determinada tarefa. Exemplo de utilização do MS Project O MS Project é um programa que permite descrever e acompanhar a execução de projectos. Vamos aprender a usar algumas das suas funções mais básicas descrevendo o projecto de construção de um feixe hertziano para comunicação entre dois pontos tal como foi discutido nas aulas teóricas. Antena Antenas Antena E quipam ento electrónico de interface com a antena Torre 1 Feixe hertziano Obstáculos A m plificador electrónico Torre do repetidor Feixe hertziano Obstáculos Torre 2 E quipam ento electrónico de interface com a antena Figura 2-1. Sistema de telecomunicações ponto a ponto por feixe hertziano. A figura 2-1 mostra um esquema simplificado do sistema de comunicações. As mensagens a transmitir são transformadas no sistema electrónico de interface com a antena em sinais eléctricos adequados a serem transmitidos pela antena colocada na torre 1. Esta antena transmite um sinal electromagnético na forma de um feixe hertziano para a antena de recepção do repetidor. No repetidor, o sinal recebido é amplificado por um amplificador electrónico que por sua vez o transmite por cabo à Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 6
antena de emissão. Por sua vez, o sinal emitido pela antena de emissão do repetidor é recebido pela antena da torre 2 e tratado pelo equipamento electrónico de recepção para ser disponibilizado numa forma conveniente. O projecto envolve assim as grandes classes de equipamento: Torres de suporte das antenas. Antenas Equipamentos electrónicos Software de controlo dos sistemas electrónicos Assume-se que cada um destes equipamentos é desenvolvido/construído por equipas diferentes. Supõe-se ainda que existem duas equipas de construção civil capazes de construir simultâneamente as torres 1 e 2. Assim, a tarefa de construção destas torres pode ser considerada numa primeira aproximação uma tarefa única, sendo a tarefa de construção da torre do repetidor uma outra tarefa que tem de ser feita antes ou depois desta. Finalmente, assume-se que o local das torres está definido previamente. Número Nome Duração [dia] 1 Projectar Torres 30 2 Projectar antenas 30 3 Project. equip. electrónicos 30 4 Especificar sw 10 5 Construir torres 1 e 2 90 6 Construir torre repet. 80 7 Construir antenas 30 8 Construir equip. Electr. 60 9 Desenvolver sw 60 10 Montagem 20 11 Teste 30 Tabela 2-1. Tarefas e respectivo tempo de execução no planeamento do projecto do sistema de comunicações por feixe hertziano. A lista de tarefas deste projecto e respectivas durações em dias é a que se mostra na tabela 2-1. Nesta fase da definição do projecto apenas se pretende identificar uma visão global das tarefas. Se prosseguissemos o trabalho para além do laboratório, estas tarefas seriam decompostas e dariam origem, cada uma, a um diagrama de planeamento. Os tempos são também primeiras estimativas que, numa situação real, seriam alvo de revisão face a informação mais detalhada. A interdependência entre as tarefas definidas na tabela 2-1 é traduzida pelo diagrama de PERT que se mostra na figura 2-2. Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 7
1 2 3 5 6 7 8 10 10 4 9 Figura 2-2. Diagrama de PERT que traduz a interdependência entre as tarefas para o projecto do sistema de comunicações ponto a ponto. As milestones são: M1 Projecto do sistema completo. Deverá estar disponível após a última das tarefas 1, 2, 3 e 4 a ser executada. Descrição: Consiste no documento com o projecto das torres, das antenas e dos equipamentos electrónicos e a especificação do software. M2 Torres construídas. Deverá estar disponível após a última das tarefas 5 e 6 a ser executada. Descrição: Consiste nas torres 1 e 2 e na torre do repetidor. Vamos agora dar entrada do planeamento deste projecto no MS Project. Figura 2-3. Ícon do MS Project. Clique no ícon inicial do MS Project (ver figura 2-3) no ícon do Windows. Abrindo o MS Project surge uma janela com o aspecto da figura 2-4. Na parte superior desta janela surgem diversas réguas de ícons e menus que permitem realizar operações diversas. Em baixo há duas regiões principais. Do lado esquerdo (marcada com um A vermelho) há uma tabela que permite introduzir a lista das tarefas e dados sobre as tarefas, como a duração da tarefa, as datas de início e fim ou a dependência de uma tarefa em relação a tarefas anteriores. Do lado direito (marcado com um B vermelho) há uma zona onde será desenhado o diagrama de Gantt, com barras que mostram o período de tempo em que as várias tarefas estão activas. Mostrar-se-à ainda nesta zona informação adicional, tal como setas que traduzem a interdependência das tarefas, as milestones e outra que não utilizaremos neste trabalho. A parte superior da zona B tem uma graduação temporal que aparece em dias. Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 8
Figura 2-4. Janela que surge quando se abre o MS Project. As letras A e B em vermelho foram adicionadas para facilidade de referência neste texto. Na coluna Task name dê entrada em linhas sucessivas das diversas tarefas. Em seguida, na coluna imediatamente ao lado, com a indicação duration dê a entrada da duração em dias de cada uma das tarefas. A janela fica com o aspecto da figura 2-5. Figura 2-5. Aspecto após dar entrada da lista de tarefas e da respectiva duração. Repare que a primeira coluna fica automaticamente com o número da tarefa (ver a seta vermelha na figura 2-5). Para além disso, aparecem barras na zona da direita cujo comprimento é proporcional à duração da tarefa (seta azul na figura 2-5). Como não há nenhuma indicação das datas de início e fim das tarefas, todas as tarefas começam no dia de hoje (dia em que os dados são entrados), o qual está assinalado com um risco vertical vermelho. Finalmente, Observe que a coluna task mode (assinalada com uma seta verde) foi preenchida automaticamente. Existem dois valores para este campo: manual e automático. Quando preenchemos a lista de tarefas o campo task mode é inicializado em modo manual. No modo manual de preenchimento, devemos indicar as datas de início e fim das tarefas nas colunas respectivas. Pelo contrário, em modo automático, as datas de Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 9
início e fim das tarefas são calculadas pelo programa a partir das suas duracções respectivas e da existência de dependências entre tarefas. Caso não haja dependência de uma tarefa em relação a outras, ela é colocada a começar o mais cedo possível (no dia de hoje ). Neste caso, iremos escolher para data de início do projecto a data de 2 de Janeiro de 2014. Dadas as hipóteses feitas (os vários projectos são feitos por equipas diferentes, que podem trabalhar em paralelo), vamos colocar as tarefas 1, 2, 3 e 4 em modo manual, escolhando como data de início a data de início do projecto (2 de Janeiro de 2014). Para tal, insira a data de início destas tarefas na coluna respectiva. Use o procedimento explicado na figura 2-6. Figura 2-6. Clicando numa célula da coluna start surge um botão triangular (assinalado pela seta vermelha). Clicando neste botão é aberta uma janela com um calendário que pode ser usada para defnir a data de início da tarefa respectiva. Repare que, quando define a data de início das tarefas 1 a 4, a data de fim é preenchida automaticamente e a barra indicadora da tarefa em actividade é deslocada para ficar entre os limites indicados. Coloque em seguida as tarefas 5 a 11 em modo automático. Para tal, coloque o cursor em cima da célula da coluna Task mode e clique. Abra em seguida o menu usando uma técnica semelhante à usada para obter o calendário e escolha Auto scheduled. Faça isto para todas as tarefas. Observe que as barras mudam de cor mas a sua posição não é alterada. Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 10
Defina agora as dependências entre tarefas com base no que está definido no diagrama de PERT da figura 2-2. Para tal use a coluna Predecessors. De acordo com a figura 2-2, a tarefa 5 depende da tarefa 1 ter sido completada. Assim, na coluna Predecessors e na linha 5 deve colocar o número 1 (correspondente à tarefa 1). Proceda de modo análogo para as outras ependências entre tarefas. Quando uma tarefa depender de várias outras, os seus números devem ser listados separados por ; (ponto e vírgula). Figura 2-7. A tabela de definição do planeamento do projecto após a definição das precedências. Figura 2-8. O ícon Entire Project no tabulador View. Figura 2-9. O diagrama de Gantt do projecto do sistema de telecomunicações. Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 11
Após a definição das precedências, a tabela de planeamento fica com o aspecto que se mostra na figura 2-7. Para ver o diagrama de Gantt de uma forma global podemos usar os botões do tabulador View (ver as barras de comandos na parte superior do monitor) para zoom. Em particular, o botão Entire Project, que se mostra na figura 2-8 permite ajustar a escala de modo a que o conjunto do projecto seja visível simultâneamente. A figura 2-9 mostra o resultado. Repare que as setas que ligam as barras e que foram acrescentaddas automaticamente pelo MS Project traduzem a interdependência entre as tarefas associadas às diferentes barras. Vamos agora acrescentar as milestones. No MS Project as milestones são definidas como uma tarefa de duração zero. Para acrescentar uma milestone, clique na célula da coluna Task name, na linha imediatamente abaixo à última tarefa. Em seguida clique no separador task e, em seguida, no botão Milestone (figura 2-10). A tabela fica com o aspecto da figura 2-11. Figura 2-10. O botão Milestone. Este botão está situado do lado direito do tabulador task. Figura 2-11. Introdução de uma milestone. Em seguida, escreva o nome da milestone (sobre <New Milestone>), por exemplo M1, coloque Task mode em automático e, na coluna dos Predecessors, coloque o número das tarefas no fim das quais a milestone tem de estar completa (neste caso, 1; 2;3;4). O bserve que a milestone é marcada com forma de um pequeno losango na carta de Gantt. Repita para a milestone M2 (veja a definição desta milestone na página 8 deste guia). Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 12
Figura 2-12. Tabela de definição do planeamento do projecto. Versão final. Figura 2-13. Carta de Gantt com a definição das milestones e da dependência entre tarefas para o projecto do sistema de telecomunicações. Versão final. O caminho crítico (ou seja, a sequência de tarefas tal que, se uma se atrasar, esse atraso é reflectido no projecto) obtém-se do seguinte modo: No separador View escolher Other views e, depois, More views. Em seguida Detail Gantt. As tarefas que constituem o caminho crítico são mostradas a vermelho, indicando-se para as restantes tarefas os dias restantes até ao fim do projecto. A figura 2-14 mostra o caminho crítico assinalado a encarnado. Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 13
Figura 2-14. Carta de Gantt com o caminho crítico assinalado a encarnado. O ficheiro resultante com o planeamento deve ser gravado com o nome Rel2- PlanTelecom-XXXXXX-XXXXXX-XXXXXX.mpp em que XXXXXX são os números dos elementos do grupo. Este ficheiro deve ser enviado ao professor presente no turno de laboratório. Utilização do MS Project para descrever o projecto do robot NXT Cada grupo deve elaborar um ficheiro no MS Project correspondente ao projecto que foi elaborado na reunião. Deve apresentar a lista de tarefas com o diagrama de Gantt e as milestones. Deve ainda apresentar o caminho crítico calculado pelo MS Project. Este ficheiro deve ter o nome Rel2-PlanRobot-XXXXXX-XXXXXX-XXXXXX.mpp em que XXXXXX são os números dos elementos do grupo. Este ficheiro deve ser enviado ao professor presente no turno de laboratório. Elaboração da acta da reunião e de um relatório anexo Cada grupo deve escrever uma versão da acta da reunião, de acordo com o que foi explicado acima sobre a elaboração das actas. Deve ser usado o processador de texto LATEX para escrever a acta, na forma de um ficheiro pdf. A acta deve ter anexa um documento pdf gerado em LATEX em que se descreve o planeamento do projecto do robot. Este documento deve conter: Os objectivos do projecto; A tabela do MS Project com a lista das tarefas, os seus tempos e a sua interdependência. A descrição das tarefas (1 parágrafo para cada tarefa). A carta de Gantt gerada pelo MS Project com a indicação das Milestones e do caminho crítico. Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 14
Para elaborar uma lista de itens no LATEX (por exemplo para descrever as sucessivas tarefas), pode usar a sucessão de comandos: \begin{itemize} \item Texto a escrever sobre o primeiro item \item Texto a escrever sobre o segundo item \item Texto a escrever sobre o terceiro item, etc. \end{itemize} O ficheiro Rel2-Acta-XXXXXX-XXXXXX-XXXXXX.tex em que XXXXXX são os números dos elementos do grupo, e o pdf produzido a partir dele, devem ser enviados ao professor presente no turno de laboratório. Este documento deve conter como anexo técnico o relatório do projecto. Fim da sessão 2 Portfolio MEEC Guia de Laboratório Pag. 15