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IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 6, NO. 5, SEPTEMBER 2008
Maintenance and Assembly Training in a
Hydroelectric Unit of Energy Using Virtual
Reality Desktop
Marcos Paulo Alves de Sousa, Alcides Renato da Silva Pamplona Junior, Manoel Ribeiro Filho,
Felipe Vaz Reis
Abstract-— This article presents a training system for a
hydroelectric unit of energy (UHE) by using Virtual Reality
Desktop techniques. The system has two training modules: the first
one, assembly module, allows the trainer to virtually execute the
real assembly sequences of the concrete and the UHE equipments.
The second one, maintenance module, which uses the learning
approach based on practice, offers different levels of training,
divided in three modes: automatic, guided and exploratory. These
modes are accessed according to the trainer’s acquired degree of
knowledge compared to the maintenance procedures. The results of
the system implantation show the potentiality of using Virtual
Reality Desktop in huge industrial projects training.
Keywords— Virtual Reality; interactive training; computational
simulation; energy systems
N
I. INTRODUÇÃO
as últimas décadas, os centros de treinamento de
empreendimentos de engenharia vêm passando por
grandes transformações para atender uma demanda cada vez
maior por técnicos altamente qualificados, principalmente
quando envolve manutenção de peças de grande porte, como
por exemplo, equipamentos em usinas nucleares, siderúrgicas
ou hidrelétricas, onde a interrupção das atividades regulares
ocasionada por um erro de procedimento poderá acarretar em
danos incalculáveis, e inclusive colocar em risco a vida dos
técnicos envolvidos.
O ambiente tradicional em manutenção, basicamente
formado por aulas teóricas, vídeo-aulas, modelos de peças
reais e utilização de manuais impressos, vem apresentando
várias limitações e representa um alto custo de manutenção
aos centros de treinamento [1], e por esta razão, novas
tecnologias têm sido pesquisadas para melhorar o nível de
treinamento de equipes especializadas, uma delas é a
Realidade Virtual [2], permitindo que o treinando possa
manipular facilmente peças de difícil visualização e acesso,
além disso, poderá ser oferecida ao usuário a sensação de estar
na planta real utilizando modelos de peças realistas, a
possibilidade de realizar procedimentos de montagem que
nem sempre estão previstos em manuais, e a oportunidade de
simular situações de erro sem impactar na produção real.
A importância do treinamento do processo de montagem
Os autores agradecem o apoio oferecido pelo projeto de P&D financiado
pela ELETRONORTE (Centrais Elétricas do Norte do Brasil S.A.)
e desmontagem de equipamentos de uma Unidade Hidrelétrica
de Energia (UHE) [3] impactará diretamente na qualidade da
geração de energia e no nível de risco operacional. A UHE é
um processo contínuo de produção em que a energia
hidráulica é convertida em energia mecânica, e finalmente, em
energia elétrica.
O presente trabalho propõe um sistema de treinamento de
procedimentos de montagem e desmontagem de peças
contidas em uma UHE utilizando técnicas de Realidade
Virtual não imersiva, atendendo aos principais requisitos de
treinamento virtual disponíveis nas referências [1] [4] [5]
[6][14][15][19]. O ambiente de treinamento é formado pelo
Curso de Montagem, que corresponde ao procedimento de
montagem real do concreto e dos equipamentos, e do Curso de
Manutenção, que corresponde aos procedimentos de
treinamento de manutenção das sub-unidades das seções da
UHE.
A seção 2 apresenta uma contextualização da Realidade
Virtual e suas aplicações em treinamento de manutenção
industrial. A seção 3 mostra a proposta de estudo do sistema
de treinamento em manutenção em uma UHE usando técnicas
de RV não imersiva. A seção 4 apresenta os cursos de
montagem e manutenção. A seção 5 mostra uma avaliação do
sistema, e na seção 6, são feitas as considerações finais.
II. REALIDADE VIRTUAL E SUAS APLICAÇÕES EM
MONTAGEM E TREINAMENTO DE MANUTENÇÃO
INDUSTRIAL
O aumento da complexidade dos equipamentos técnicos e
das máquinas tem exigido um maior nível de qualificação de
funcionários nas industriais. A elevação dos custos e esforços
exigidos para qualificar os técnicos tem levado os centros de
treinamento das organizações a buscar novos métodos e
ferramentas para realizar o treinamento com menores
investimentos. Existem razões e exigências adicionais que
pedem o uso de técnicas inovadoras de treinamento no
domínio técnico, tais como [4]:
• A necessidade de um sistema de treinamento que possa
ser integrado ao ambiente de trabalho.
• A necessidade de uma oferta de treinamento que possa
ser oferecida globalmente e de acordo com a demanda.
• A necessidade de um treinamento flexível que possa
ALVES DE SOUSA et al.: MAINTENANCE AND ASSEMBLY
ser oferecido em qualquer lugar e a qualquer momento.
• A necessidade da integração de aspectos pedagógicos e
fatores humanos no ambiente de treinamento para auxiliar o
usuário final no alcance dos efeitos e resultados de
aprendizados pretendidos.
Segundo estudos apontados por Boud, et al. [6], a aquisição
de habilidades é dividida em três estágios: estágio cognitivo,
em que as pessoas aprendem os procedimentos e as
propriedades básicas do objeto, estágio associativo, em que os
procedimentos e o conhecimento dos objetos devem fazer
parte da seqüência de ações, e por fim o estágio habilitado,
neste as seqüências de ações são combinadas dentro de um
padrão de atividades. A cada etapa, requer um nível
decrescente de controle consciente. Uma das discussões do
trabalho de Boud, é que as atividades realizadas por meios
tradicionais são baseadas no estágio cognitivo, e a Realidade
Virtual conduz o treinando aos demais estágios, portanto,
oferecendo ao treinando estágios superiores de habilidade em
relação ao treinamento convencional.
Um outro importante estudo, referente a retenção de
habilidade espacial sobre tarefas de montagens, realizado por
Waller, et al. [7], conclui que a retenção de habilidades do
treinando, é maior quando do uso da Realidade Virtual em
comparação aos meios tradicionais, principalmente quando
envolve um certo período de tempo após o treinamento.
Nos últimos anos, a área de Manutenção e Treinamento
industrial vem sendo objeto de estudo em diversos trabalhos
envolvendo RV, por ter um grande potencial no setor de
treinamento oferecendo um meio em que as exigências de
treinamento e necessidade anteriormente mencionadas possam
ser integradas em um único ambiente.
Essa potencialidade da RV é motivada nas boas
experiências da Educação em Engenharia [8] [9] visualização
de ambientes virtuais complexos em CAD [10] [11],
utilizações em processos de montagens [5] [12] [13] e
aplicações de treinamento baseadas na abordagem de
aprendizagem pela prática (learning by doing) [4] [14] [15]
[16] [17] [18]. Esta abordagem engloba dois elementos
chaves: A experiência própria possibilitada pela simulação do
ambiente do mundo real (usando-se uma interface gráfica de
usuário ou realidade virtual ou ambas), e o guia de
treinamento proporcionado pelo ato de “seguir os passos” do
instrutor.
Durante as pesquisas, foram encontradas aplicações de RV
voltadas para treinamento tanto imersivas quanto nãoimersivas. Apesar das aplicações imersivas oferecerem um
alto nível de interatividade e realismo, entretanto, apresentam
altos custos de hardware e software para sua implementação,
limitando sua utilização em aplicações e sua popularidade.
Além disso, a ergonomia da maioria dos dispositivos nãoconvencionais ainda é um grande problema para tornar a
Realidade Virtual imersiva uma ferramenta largamente aceita
entre usuários e pesquisadores [19].
Já o sistema de RV não imersivo, oferece uma solução mais
viável que apresenta um ambiente virtual em um computador
convencional, devido ao seu baixo custo e sua portabilidade
485
[19]. Pelo fato das empresas e indústrias trabalharem já algum
tempo com computadores pessoais, os usuários comuns já
estão familiarizados com dispositivos, tais como, monitor,
teclado e mouse. Por essa razão, os engenheiros e técnicos
sentem-se mais confortáveis com a utilização de sistemas de
RV não imersiva em comparação aos sistemas imersivos.
Atualmente, existem bons exemplos de aplicações não
imersivas voltadas para área de manutenção e montagem
industrial, tais como, o V-REALISM [15] e VDSS
(Visualization Decision Support System) [16]. O primeiro, é
um sistema orientado a objetos, que realiza treinamento de
montagem às equipes de engenharia especializadas, com
objetivo de fornecer aos engenheiros de manutenção uma
visualização tridimensional e simulação das seqüências de
desmontagem de forma eficazes em equipamentos e peças da
manutenção. O segundo, apresenta um sistema de visualização
de unidade geradora hidrelétrica, permitindo compreender
estruturas físicas e monitoramento da condição, para a análise
do diagnóstico dos componentes de uma UHE.
III. ESTUDO DE UMA UHE USANDO TÉCNICAS DE RV
NÃO IMERSIVA
Para o estudo de caso, utilizaram-se as plantas de uma
UHE da usina de Tucuruí. Situada na Região norte do Brasil
na latitude 3º 50’ S e longitude 49º 30’ W no Rio Tocantins no
Estado do Pará. A altitude é de aproximadamente 30m acima
do nível do mar. A usina de Tucuruí tem uma potência
instalada de 8.370 MW e possui 23 UHEs, é a segunda maior
usina hidrelétrica brasileira e a quinta maior do mundo.
Para a implementação do ambiente virtual de treinamento
de manutenção na UHE, foi desenvolvida uma ferramenta
chamada Unidade Geradora Virtual (UGV) baseada em
técnicas de RV não imersiva que apresenta três cursos
principais: o primeiro, o curso de componentes da UHE que
tem como objetivo a visualização e estudo geral das seções
constituintes de uma UHE, onde maiores detalhes poderão ser
encontrados nas referências [20] [21], o segundo, curso de
montagem, apresenta uma seqüência da montagem da UHE,
seguindo a ordem real utilizada na usina de Tucurui, e o
terceiro, o curso de manutenção, que é um treinamento
baseado na aprendizagem learning by doing, oferece
diferentes níveis de treinamento e avaliação aos técnicos. Os
cursos de montagem e manutenção são os focos deste
trabalho. As peças da UHE são formadas por modelos CAD,
organizados em um grafo de cena hierárquico e tem como
base de dados documentos no formato XML (eXtensible
Markup Language).
A Figura 1 mostra um diagrama da arquitetura do sistema
UGV, formado pelos módulos de treinamento, interface, de
carregamento e de usuário.
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IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 6, NO. 5, SEPTEMBER 2008
Figura 1. Diagrama da arquitetura do UGV.
O principal módulo do sistema é o módulo de Treinamento,
que gerencia todas as atividades dos demais módulos, sendo o
intermediador das trocas de dados do sistema. O módulo de
treinamento possui as regras de planejamento de montagem,
executa as seqüências de montagem e desmontagem das
peças, e por fim, realiza a avaliação de desempenho do
treinando sobre os procedimentos.
O módulo de carregamento recebe as solicitações do
módulo de treinamento para alocar em memória as peças em
CAD utilizando Loaders 3D. Esse mesmo módulo também
carrega os arquivos de usuários e de peças, que estão
armazenados em arquivos XML. Os arquivos de usuários
contêm descrições como: nome de usuário, senha, avaliação,
status da tarefa, e os arquivos de peças descrições dos
modelos das peças como: nome da peça, dados físicos,
posicionamento no ambiente, entre outros.
O módulo de usuário é responsável pela administração dos
dados referentes do treinando, registrando informações
pessoais como nome e senha, e também informações de
avaliação do módulo de treinamento, tais como, desempenho
do treinando e o status de conclusão dos procedimentos de
manutenção.
O módulo de interface promove a interação entre o sistema
e o treinando por meio de dois sub-módulos: o sub-módulo
Renderizador, responsável pelo carregamento da cena virtual
3D juntamente com as peças da UHE, e o sub-módulo
interação, responsável pela captação dos estímulos do usuário,
seja pelo mouse ou teclado, e responde-los por meios textuais
ou no ambiente virtual.
Para descrever as funcionalidades do sistema, de forma
geral, é utilizada a modelagem UML [22], por meio do
diagrama de casos de uso, conforme a figura 2. O papel do
ator do sistema é desempenhado pelo Treinando, representado
pelo usuário que irá executar os procedimentos de
treinamento. Quanto às funcionalidades de casos de uso, o
Treinando poderá Manipular Ambiente Virtual como um todo,
por meio de mouse e teclado, o usuário poderá movimentar
peças e equipamentos, explorar e navegar na UHE virtual.
Realizar treinamentos de acordo com seu interesse, que podem
ser os cursos de Componentes da UHE, de Montagem e de
Manutenção.
Figura 2. Diagrama de caso de uso
Para implementação da aplicação UGV, foi utilizado o
ambiente de desenvolvimento e linguagem DELPHI e o
componente Open Source GLScene [23]. GLScene é uma
biblioteca baseada em OpenGL. O Hardware utilizado é PC
com processador Intel Core 2 Duo 1.86 GHz com 2GB de
memória e uma placa de vídeo QuadroFX 1100 (128Mb).
II. NOVOS CURSOS DO SISTEMA UGV
Os cursos de montagem e manutenção são objetos de
estudo deste trabalho, que serão detalhados nos próximos
tópicos.
A. Curso de montagem.
A figura 3a mostra a janela inicial do curso de montagem,
que utiliza recursos de RV não imersiva para permitir que o
treinando execute virtualmente os procedimentos de
montagem do concreto e de peças da UHE, baseado nos
manuais de montagem, fornecidos pela ELETRONORTE.
No centro da tela está o Mundo Virtual, onde se vê o
difusor, e a parte de concreto inicial, que está transparente.
Inicia montagem
Figura 3a. Interface do curso de
montagem.
Figura 3b. Concreto não
transparente.
A partir daí o processo se inicia, com a montagem de todas
as partes de concreto ou peças mecânicas, através de uma
animação, utilizando-se o primeiro botão à esquerda (o
segundo botão é de pausa da animação), ou peça a peça
através da interação do usuário. (terceiro e quarto botões).
Existem 3 botões que controlam a transparência do concreto.
A figura 3b, mostra a mesma imagem da figura 3a, onde o
concreto não estar transparente.
As figuras 4a a 4d mostram a montagem de alguns
equipamentos e concretos.
ALVES DE SOUSA et al.: MAINTENANCE AND ASSEMBLY
Figura 4a. Montando as peças
cotovelo e cone do tubo de sucção e
concreto da camada 1.
Figura 4b. Montando o concreto da
base da caixa espiral.
487
equipamentos da UHE, baseado nos manuais de operação e
manutenção da turbina fornecidos pela ELETRONORTE.
A figura 7a mostra a tela do procedimento de
manutenção da junta superior, localizada entre o prédistribuidor e a tampa superior da turbina, a manutenção
consiste na desmontagem dos parafusos da prensa-junta,
depois remover a prensa-junta, e por último a junta, a
montagem ocorre no sentido inverso. A figura 7b mostra a
manutenção da junta inferior localizada entre o prédistribuidor e a tampa inferior, o processo de desmontagem e
montagem é semelhante a parte superior.
Junta
Prensa-junta
Parafusos
Figura 4c. Montando prédistribuidor.
Figura 4d. Montando a caixa espiral
e o concreto camada 03.
As figuras 5a a 5d mostram uma seqüência real da descida
de peças, a saber, 5a, rotor da turbina, 5b, tampa superior, 5c,
eixo, em seguida vem o cone, que aparece na figura 5d que
mostra a descida do rotor do gerador.
Figura 5a. Descida do rotor da
turbina.
Figura 5b. Descida da tampa
superior, logo após o rotor.
Figura 5c. Descida do eixo.
Figura 5d. Descida do rotor do
gerador.
Figura 7a. Área de manutenção da
junta da tampa superior.
Tampa
inferior
Figura 7b. Área de manutenção da
junta da tampa inferior.
As figuras a seguir referem-se a visualização do
procedimento de manutenção da bucha do munhão superior
das diretrizes, e para esta manutenção o sistema UGV oferece
dois tipos de visualização, a primeira, visão superior externa
do Cone (cor amarela), permitindo que o treinando visualize
de fora do cone a retirada da tampa do piso do cone, e a partir
da abertura da tampa do piso, o treinando possa manipular as
peças da área de manutenção, conforme mostra a figura 8a. Já
a figura 8b, exibe a visão lateral interna do treinando dentro
do Cone.
Local da
manutenção
As figuras 6a e 6b mostram a vista lateral da UHE após a
montagem.
Figura 8a. Área de manutenção da
bucha do munhão superior.
Figura 6a. Concreto transparente.
Figura 6b. Concreto não
transparente.
B. Curso de manutenção.
O ambiente de treinamento no UGV utiliza recursos de RV
não imerviva para permitir que o treinando execute
virtualmente os procedimentos de manutenção, realizando
operações de desmontagem e montagem de peças e
Figura 8b. Visão interna do Cone da
manutenção da bucha superior.
Seguindo as idéias de aprendizagem por etapas, de acordo
com o nível de conhecimento do treinando, contido nos
trabalhos de Bluemel, E. [1] [4], o curso possui três modos de
treinamento: modos automático, guiado e exploratório, em que
esses modos são acessados conforme o grau de conhecimento
do treinando em relação aos procedimentos de manutenção.
1) Modo de manutenção automática
Neste modo, é realizada animação automática dos passos
de procedimento de manutenção como forma de orientação ao
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treinando. Conforme o tipo de manutenção escolhido pelo
treinando, a animação automática é executada, e as instruções
dos procedimentos são exibidas na área de texto. A interação
com ambiente virtual neste modo é a mínima possível. O
procedimento de manutenção se desenvolve por meio de uma
animação que mostra os movimentos de montagem e
desmontagem das peças, sendo controlada pelo treinando.
Este treinamento tem como objetivo apresentar as peças
envolvidas na manutenção, demonstrar o posicionamento
correto do técnico dentro da estrutura de UHE e a seqüência
correta em que as peças devem ser manipuladas. As figuras 9a
à 9f mostram um exemplo de animação do procedimento da
manutenção de desmontagem da bucha do munhão superior
das diretrizes.
A figura 9a mostra o inicio do procedimento de
desmontagem. Na parte inferior, na tela de texto, o sistema
solicita ao usuário que clique no botão Animação para iniciar
os procedimentos, e a imagem do centro da tela exibe a
remoção do pino excêntrico (dentro do circulo vertical) e dos
parafusos do grupo A (dentro do circulo horizontal). A figura
9b mostra a remoção dos parafusos do grupo B, as figura 9c e
9d mostram respectivamente, as retiradas do parafuso do eixo
da manivela e da tampa da manivela, a figura 9e mostra a
retirada do pino de ruptura e da biela, e por fim, a figura 9f,
mostra a remoção da bucha. Para a montagem a animação
percorre o caminho inverso, ou seja, inicia colocando a nova
bucha e termina recolocando o pino excêntrico.
Inicia animação
Parafusos
do grupo B
Figura 9a. Inicio da animação
da manutenção da bucha do
munhão superior das diretrizes.
Parafuso do
eixo da manivela
Figura 9c. Removendo o
parafuso do eixo da manivela.
Pino de ruptura
Figura 9b. Remoção dos
parafusos do grupo B.
Tampa da
manivela
Figura 9d. Retirada da tampa da
manivela.
Diferente do modo automático, aqui o treinando deverá
realizar as tarefas de manutenção manualmente usando mouse,
permitindo a seleção e movimentação das peças através de
eventos de picking (escolha virtual de objetos por meio de
evento de click do mouse). Quando uma peça, que faz parte
do contexto da manutenção, é clicada, uma mensagem informa
o nome do objeto na cena, e simultaneamente é exibida na
área de texto instruções relacionadas ao objeto, contendo
passo-a-passo as tarefas, como mostra o exemplo da
manutenção da junta da tampa superior da figura 10.
Figura 10. Manutenção da junta da tampa inferior
do pré-distribuidor.
Quando uma peça é movimentada na seqüência correta é
exibida uma mensagem positiva informando que a peça foi
desmontada/montada com sucesso. Para tornar as
características das peças virtuais semelhante ao mundo real,
utiliza-se a propriedade de detecção de colisão, a fim de evitar
que o usuário penetre com uma peça através de outra.
Ao término da manutenção, é exibido na área de texto o
resultado de avaliação do treinando, contendo informações do
modo avaliado (1-Modo Automático, 2-Modo Guiado e 3Modo Exploratório), o treinamento avaliado (1-substituição da
junta da tampa superior e 2-substituição da junta da tampa
inferior), e o resultado da avaliação mostra a porcentagem de
acerto durante os procedimentos de manutenção. Caso o
treinamento tenha sido finalizado sem nenhum erro, o sistema
habilita um botão para avançar para o próximo modo, e um
botão “reiniciar”, caso o treinando queira repetir a tarefa como
mostra a figura 11.
Avança para próximo modo
Reiniciar
Bucha
Resultado do treinamento
Biela
Figura 9e. Retirando o pino de
ruptura e a Biela.
Figura 9f. Retirada da bucha.
2) Modo de treinamento guiado
Neste modo de treinamento, o sistema guia o usuário por
comandos para realização dos procedimentos de manutenção.
Figura 11. Escolha dos botões avançar e repetir ao término
da manutenção.
ALVES DE SOUSA et al.: MAINTENANCE AND ASSEMBLY
3) Modo de Treinamento Exploratório
Ao iniciar este modo, o aprendiz já se sente familiarizado
com os procedimentos de montagem e desmontagem, e a
partir desse momento, os conhecimentos do treinando serão
comprovados pela realização das tarefas sem nenhum auxílio
por parte do sistema. Na figura 12, o treinando retira os
parafusos, a prensa-junta e a junta, e os substitui usando o
mouse. Ao final de cada passo executado corretamente, o
sistema exibe uma mensagem no mundo virtual indicando sua
realização que avisa que a retirada da junta superior foi
concluída.
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16
15
14
12
12
10
8
6
4
2
1
0
Bastante adequada
Adequada
Pouco adequada
Figura 13. Adequação do sistema aos objetivos do treinamento.
b) A qualidade realística das peças e equipamentos virtuais
apresentados durante os treinamentos de montagem e
manutenção atendem de maneira: (1-insatisfatória; 2-pouca
satisfatória, onde boa parte das peças virtuais não são
reconhecidas no mundo real; 3-satisfatório, mesmo algumas
peças apresentando limitação realísticas; 4-bastante
satisfatória)
Figura 12. Retirada das peças de manutenção no
modo exploratório.
Na área de texto não é exibida nenhuma informação sobre
o procedimento de manutenção, apenas mensagens relativas à
seleção correta ou não das peças. Ao término da tarefa de
manutenção do modo exploratório, o sistema informa que o
treinamento foi concluído com sucesso, e com isso, o
treinando estará apto a aprender outro procedimento, já que
passou por todos os modos de treinamento relativo ao
procedimento atual.
III. AVALIAÇÃO DO SISTEMA
Foi elaborado um questionário para avaliar as impressões
dos usuários quanto a utilização do UGV. O questionário
possui critérios objetivos que avaliam aspectos da qualidade
da interface oferecida pelo sistema e a qualidade da
experiência proporcionada ao treinamento. O processo de
entrevista do questionário para a primeira avaliação do sistema
foi feito em um grupo de 28 alunos do curso de Engenharia
Elétrica do 7º semestre da Universidade Federal do Pará, da
disciplina de sistema de energia, onde todos os integrantes
possuem o conhecimento teórico de uma UHE.
Após a avaliação do questionário, os resultados apontaram
as seguintes situações:
a) Adequação do sistema como todo aos objetivos do
treinamento em montagem e manutenção de uma UHE, é
considerada: (1-Inadequada; 2-pouco adequada; 3adequada; 4-bastante adequada)
30
25
25
20
15
10
3
5
0
Bastante satisfatória
Satisfatória, mesmo algumas peças
apresentando limitações realísticas
Figura 14. Qualidade realística das peças e equipamentos virtuais.
c) O grau de motivação oferecido no sistema para a
realização dos procedimentos dos cursos de montagem e
manutenção, é considerado: (1-não oferece motivação; 2oferece pouca motivação; 3-oferece uma motivação; 4oferece bastante motivação)
25
23
20
15
10
5
3
2
0
Oferece bastante
motivação
Oferece uma motivação
limitada
Oferece pouca
motivação
Figura 15. Grau de motivação.
d) O nível de dificuldade para realizar procedimentos por
meio de botões, navegação e manipulação dos objetos
virtuais, é considerado (1-difícil; 2-pouco difícil; 3-fácil; 4muito fácil)
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14
14
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10
8
7
7
6
4
2
0
Muito fácil
Fácil
Pouco difícil
Figura 16. O nível de dificuldade para realização de procedimentos.
e) A interface do sistema como todo exige um nível de
aprendizagem e habilidade, é considerada: (1-difícil; 2moderado; 3-fácil)
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18
18
16
14
12
10
10
8
6
4
2
0
Fácil
Moderado
Figura 17. Nivel de aprendizagem da interface.
f) Após o treinamento, pode-se considerar que o sistema
UGV: (1-não acrescentou novos conhecimentos; 2-ofereceu
apenas uma noção geral dos componentes de uma UHE;3ofereceu visão geral das estruturas de uma UHE, a
compreensão da relação de espacial entre as peças; 4-o
contido no item 3 e mais entendimento lógico das
seqüências de montagem e desmontagem dos
equipamentos)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
18
8
2
Ofereceu apenas uma
noção geral dos
componentes de uma
UHE
Ofereceu uma visão O item anterior e mais o
geral das estruturas de entendimento lógico das
uma UHE, e a
sequências de
compreensão da
montagem e
relação espacial entre
manutenção
as peças
Figura 18. Nível de conhecimento adquirido após o treinamento.
De acordo com os resultados, observa-se que os usuários
entrevistados consideram o sistema UGV adequado aos
objetivos de treinamento. Quanto a qualidade de interface, é
oferecido um nível realístico das peças virtuais bastante
satisfatório. Quanto ao grau de engajamento do usuário em
realizar as atividades pré-determinadas, o sistema é
considerado bastante motivador. O nível de dificuldade para
realizar as principais operações é considerado de fácil a muito
fácil. O nível de aprendizagem necessário para que o usuário
possa compreender a interface e buscar saídas para novas
situações, é considerado de moderado a fácil. E após o
treinamento, a grande maioria dos entrevistados considerou
que o sistema ofereceu novos conhecimentos sobre montagem
e manutenção, apresentou as principais estruturas da UHE,
dentro de uma relação espacial coerente, e o entendimento das
operações de montagem e manutenção.
VI. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este artigo apresenta a concepção e o projeto de um
sistema de realidade virtual voltado para o treinamento através
dos cursos de montagem e manutenção das peças de uma
UHE. O sistema adota uma arquitetura modular, o que o torna
expansível e flexível. O sistema de montagem, oferece ao
treinando uma visualização e compreensão dos procedimentos
de montagem das peças em geral, e o curso de manutenção
apresenta ao treinando os procedimentos de manutenção, de
forma que este aumente gradativamente o seu envolvimento
com o sistema.
Em comparação à arquitetura do sistema proposto por Li, J.
e Khoo [15], L., o UGV também possui cursos de
treinamento, de representação do ambiente virtual e de
interface gráfica. Sendo que, além de conter um repositório de
modelos de peças em CAD, o UGV também possui um
repositório de documentos XML contendo informações
referentes aos modelos CAD e aos procedimentos de
treinamento.
Comparando à solução VDSS, proposto por Guo, J. [16], a
ferramenta UGV oferece além da visualização tridimensional,
um componente especifico para treinamento e avaliação.
Quanto às propriedades que auxiliam o processo de
simulação de montagem e desmontagem virtual, relatados no
trabalho de Sá [5], o curso de manutenção do UGV atende
importantes características, tais como, execuções de
treinamento envolvendo movimentações de peças virtuais
baseadas na física real, contendo propriedades de detecção de
colisão.
Portanto, a ferramenta UGV está em consonância com as
tecnologias
apresentadas,
permitindo
que
técnicos
especializados adquiram um bom conhecimento das operações
de manutenção durante o treinamento, que antes se limitavam
a extensivos documentos e aulas teóricas, e com isso,
oferecendo maior qualidade na geração de energia e na
diminuição dos riscos gerados por erros humanos.
Segundo as pesquisas realizadas com os alunos de
engenharia, o sistema apresentou bons resultados quanto a
adequação do sistema ao objetivo de montagem e manutenção,
boa qualidade de interface e ofereceu novos ganhos de
conhecimento quanto aos cursos oferecidos.
A primeira versão do protótipo foi finalizada e implantada
na Usina de Tucuruí, onde tem sido testada por seu corpo
ALVES DE SOUSA et al.: MAINTENANCE AND ASSEMBLY
técnico, e tem obtido boa aceitação.
A próxima fase do projeto do UGV consiste na
implantação do sistema ao programa de treinamento de
equipes de técnicos da Eletronorte, e em seqüência, realizar
uma nova avaliação mais apurada do sistema junto a essas
equipes.
REFERÊNCIAS
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Marcos Paulo Alves de Sousa nascido em 1979, graduou-se em Ciência da
Computação pelo Centro Superior de Ensino do Pará (CESUPA), Belém, PABrasil. Recebeu o título de Mestre em Engenharia Elétrica em 2004, pela
Universidade Federal do Pará, Belém, PA-Brasil. Atualmente está cursando o
doutorado em engenharia elétrica na Universidade Federal do Pará, desde
março de 2004, onde realiza pesquisas na área de Realidade Virtual. É
professor adjunto do Curso de Bacharelado em Sistemas de Informação do
Centro Universitário do Pará (CESUPA), e atua como Superintendente da área
de Segurança da Tecnologia da Informação no Banco do Estado do Pará
(Banpará).
Alcides Renato da Silva Pamplona Junior nascido em 1970, graduou-se em
Engenharia Elétrica em pela Universidade Federal do Pará (1995), especialista
em Análise de Sistemas pela Universidade Federal do Pará (2001), mestre em
Engenharia Elétrica com ênfase em computação aplicada em Realidade Virtual
pela Universidade Federal do Pará (2006). Atualmente trabalha como Analista
de Sistemas do Tribunal Regional Eleitoral e cursa o doutorado em engenharia
elétrica na Universidade Federal do Pará, desde março de 2007, onde realiza
pesquisas na área de Realidade Virtual.
Manoel Ribeiro Filho nascido em 1956, possui graduação em Engenharia
Elétrica pela Universidade Federal do Pará (1979) , mestrado em Engenharia
Elétrica pela Universidade Federal do Pará (1991) e doutorado em Engenharia
Elétrica pela Universidade Federal do Pará (2002) . Atualmente é Professor
Associado I da Universidade Federal do Pará. Tem experiência na área de
Ciência da Computação, com ênfase em Computação Gráfica e Realidade
Virtual. Atuando principalmente nos seguintes temas: Realidade Virtual
aplicada a Indústria, Laboratórios Virtuais e Jogos Eletrônicos Educacionais.
Felipe Vaz dos Reis nascido em 1984, graduou-se em Engenharia da
Computação em fevereiro de 2007 na Universidade Federal do Pará.
Atualmente, cursa o mestrado em engenharia elétrica, ênfase em computação
aplicada, na Universidade Federal do Pará, Departamento de Engenharia
Elétrica e da Computação, onde realiza pesquisas na área de Realidade
Virtual e desenvolvimento de Jogos eletrônicos educacionais.