sexta-feira, 21 de outubro de 2016

Inteligência Artificial aplicada à Logística

INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL

APLICADA À LOGÍSTICA




De um lado, nos últimos anos, ocorreram significativas reduções de custos nos dispositivos destinados ao armazenamento de dados (o primeiro disco rígido projetado pela IBM, o modelo 305 RAMAC – Acess Method of Accouting and Control – tinha capacidade de armazenar 5 megabytes e pesava mais de uma tonelada!), o mesmo aconteceu com o declínio  nos custos de processamento de dados.

De outro lado, o volume de dados gerados na rede a cada ano é elevadíssimo, com tendências de crescimento acelerado (Figura 2). Nesse contexto, esse volume de dados passou a formar um acervo de enorme capacidade de exploração e, nesse sentido criou-se o denominado Big Data, considerando-se a possibilidade de extrair informações preciosas com a análise desses dados.

Figura 2 – Volume de dados gerados na rede anualmente

A manipulação e análise desse volume de dados envolve especialmente quatro aspectos, denominados no Big Data de 4V´s: Volume, Velocidade, Variedade e Veracidade. O Volume representa a imensa quantidade de dados, a Velocidade destaca a rapidez na coleta desses dados, a Variedade é a alta diversidade de tipos e formatos de dados que necessitam de ser armazenados e analisados em conjunto e a Veracidade envolve as questões relacionadas à fidelidade desses dados, ou seja, quão confiáveis eles são!

Todo esse arsenal de dados e tecnologias disponíveis, permite o desenvolvimento de diversos sistemas de tratamento de dados que produzem avanços significativos nas pesquisas e a criação de algoritmos computacionais complexos, aliados à técnicas de modelagem extremamente sofisticadas

Esses algoritmos passaram a ser incorporados (embarcados) nas mais diversas aplicações, flexibilizando as operações com a possibilidade da tomada de decisões com base em análises computacionais dos dados disponíveis e mediante uma aprendizagem contínua, como por exemplo, o uso de redes neurais artificiais.

Essas tecnologias e processos evoluíram com tamanha intensidade que hoje é possível conversarmos com robôs, como, por exemplo, o recente modelo robótico, mostrado na figura 3. Esse robô androide, denominado Sofia, não é um simples objeto de decoração ambiental que solta frases, como os brinquedos infantis que o fazem apertando-se um botão.  Esse robô androide tem a “capacidade” de ouvir e, com uma inteligência artificial embarcada, pode responder as perguntas formuladas.

Embora o conjunto de possíveis respostas tenha sido previamente escolhidas por seus programadores, essa máquina tem autonomia para decidir qual resposta é a mais adequada para cada situação, visto que o sistema em AI escolhe as palavras adequadas de acordo com o que ouve e assim acaba passando a sensação de que estamos ouvindo uma resposta espontânea. É claro que ainda estamos “engatinhando nessa área” e, em razão disso, nem sempre a resposta fará sentido. Isso ocorre porque o algoritmo não é perfeito e também porque os projetistas estão bastante distantes do que denominamos de "consciência humana".

Esse robô também possui 62 arquiteturas faciais que lhe permite expressar-se de diversas formas, como mostramos na figura 3 e que pode ser visualizado, em operação, no vídeo do link apresentado logo abaixo da figura referida.


Figura 3 – Androide Sofia em um entrevista.
Vejam as expressões faciais que ela pode produzir
Fonte: www.digg.com

Tratando-se de consciência humana, vale a pena mencionar o filme de Alex Garland, denominado “Ex-Machine”, no qual o robô Eva (Figura 4), passa a ter “consciência humana” e  acaba conseguindo enganar seu par humano. Para o leitor interessado, basta assistir o trailer desse filme usando o link que apresentamos logo abaixo da figura 4.


Figura 4 – Robô Eva e seu par humano a observá-la.
Fonte: Ex Machina Official Teaser Trailer #1 (2015) – Direção: Alex Garland

Dentro desse escopo, é esperado num futuro próximo, o uso de robôs em centros de distribuição, por exemplo, capazes de realizar com velocidade e precisão, complexas atividades, como o picking, despacho das cargas e o transporte dessas cargas até o destino final, com o uso de caminhões robóticos. Essa evolução ocorrerá! Um primeiro lance já está acontecendo, como relatamos aqui, embora ainda em caráter esperimental, através dos robôs carteiros e caminhões autônomos. Em um futuro breve, solícitos e educados robôs androides, poderão estar realizando a entrega de encomendas em nossas residências !

Tomemos como foco, a Inteligência Artificial, normalmente conhecida com AI (Artificial Intelligence) que pode ser definida como: um ramo da ciência da computação que se propõe a elaborar dispositivos que simulem a capacidade humana de raciocinar, perceber, tomar decisões e resolver problemas.

O uso de algoritmos capazes de apreender características e a detectar padrões a partir da mineração dos dados existentes permitem hoje, melhorar os processos, reduzir custos, aumentar a desempenho operacional e agilizar as operações logísticas.

Nesse contexto, a ciência da computação evoluiu de tal maneira que hoje já dispomos de um ramo dessa atividade dedicada exclusivamente aos estudos de otimizações logísticas; trata-se ciência computacional aplicada à logística.

Entre as tendências de aplicações hoje, podemos citar:

Interação homem-máquina – uso de Realidade Aumentada (RA) e “óculos inteligentes”, por exemplo, nas operações de picking onde os operadores poderão trabalhar em operações de “mãos livres inteligentes”: o operador recebe as orientações do WMS ( Warehouse Management Systematravés de indicações visuais informando o caminho que esse operador deverá percorrer no depósito e os produtos que deverão ser selecionados.

Robótica e automação – robôs, agora mais leves e mais flexíveis, já estão em uso em diversas atividades. A DHL, por exemplo, testou com sucesso o uso de robôs ao lado de funcionários no apoio de operações logística repetitivas,. Também não podemos deixar de registrar o uso dos “robôs carteiros”, hoje em operações experimentais pelos correios suíços. Entre diversas outras aplicações, podemos citar o sistema robótico Kiva que utiliza um poderoso software de controle e vem sendo utilizado no armazém da Amazon e em outras unidades varejistas.

Veículos autônomos – além dos caminhões que comentamos nesse blog, empilhadeira e outros equipamentos autônomos já estão atingindo um bom “nível de maturidade” nas operações, segundo informa a DHL.

Veículos aéreos não tripulados (UAV´s) – Drones já cruzam os céus, em caráter experimental, em operações de entrega de produtos aos clientes.

Uso de impressão 3D – nesse sentido promovendo, por exemplo, a descentralização da produção e fabricação nas proximidades de grandes centros de urbanos através da digitalização e transmissão do projeto para pequenas “fabricas” mais próximas dos clientes, o que a DHL denomina de “hiper-personalização”. Peças de reposição de aeronaves já estão sendo impressas em impressoras 3 D. O mesmo aconteceu quando a NASA disponibilizou uma impressora 3 D na Estação Espacial Internacional para atender aos serviços de manutenção da própria estação espacial. 

AI no tratamento e processamento de cargas aéreas - através de um conjunto de regras e restrições, tais como: prioridades, tipo de carga, horários de voos, horários de pico etc. e com auxilio de sistemas com AI. Os terminais da Hong Kong Air Cargo Ltd. vem utilizando essa modelagem para tratar e processar cada carga que chega e parte nas diversas aeronaves. Importante destacar que muitas empresas já estão utilizando técnicas baseadas em Inteligência Artificial para gerenciar e monitorar processos de negócios complexos e fluxos de trabalho, especialmente aqueles envolvendo aspectos organizacionais e geográficos.

O que podemos verificar é que a Inteligência Artificial está ficando exponencialmente mais inteligente ao longo dos anos e terá grandes aplicações nas mais diversas atividades da logística. Alguns especialistas, entre eles, Ray Kruzwell, atualmente Diretor de Engenharia da Google e à frente de uma equipe de desenvolvimento de inteligência da máquina e compreensão da linguagem natural, acreditam que a inteligência das máquinas vai ultrapassar a capacidade humana e mesmo reagir com os seres humanos!

Nesse sentido, convido os leitores desse blog, a assistirem a série do HBO denominada Westworld, escrita por Jonathan Nolan e Lisa Jay e dirigida por Neil Marshall, que é baseada no filme de ficção científica escrito e dirigido por Michael Crichton em 1973 e que leva o mesmo nome. O trailer da nova série da HBO pode ser visto no link abaixo:  https://www.youtube.com/watch?v=IuS5huqOND4.

Fontes:
Hoffman, w. in This Humanoid Robot Used SXSW to Gather Data on Humans – disponível em : https://www.inverse.com/article/13089-this-humanoid-robot-used-sxsw-to-gather-data-on-humans - acesso: 1510/2016.

Olhar Digital in - Conheça Sophia, a robô que disse ter 'alma' durante uma entrevista – disponível em : http://olhardigital.uol.com.br/noticia/conheca-sophia-a-robo-que-disse-ter-alma-durante-uma-entrevista/63071 - acesso: 15/10/2016.

Moore, B. in Using Big Data to build tomorrow´s supply chain today – disponível in: http://www.inboundlogistics.com/cms/article/using-big-data-to-build-tomorrows-supply-chain-today/ - acesso: 10/10/2016.

Mikaca, B; A, Kostic-Ljubisavljevic, V. R.Dogatovic in Big Data: challenges and opportunities in logistics systems – 2nd Logitic Internacional Conference – Belgrad, Servi – 21-23 May 20156. Pag. 185-190.

Kognitio (AnalyticNews)  in How Big Data is helping transform the logistics industry – disponível em : http://kognitio.com/how-big-data-is-helping-transform-the-logistics-industry/ - acesso: 10/10/2016.

Writika.bhaskar in How to use big data in supply chain logistics – disponível em : http://dreamorbit.com/how-to-use-big-data-in-supply-chain-logistics/ - acesso: 10/10/2016.

Armstrong, A in Big Data analytics and the evolution of the supply chain – disponível em http://tech.co/big-data-analytics-evolution-supply-chain-2016-05 - acesso: 10/10/2016.

DHL report – Big Data in Logitics – DHL Customer Solutions & Innovation – Version:1: Jne 2013 – disponível em : https://www.delivering-tomorrow.com/wp-content/uploads/2015/08/CSI_Studie_BIG_DATA_FINAL-ONLINE.pdf - acesso: 08/10/2016.

Rignel, D. G.; Chenci, G.P. e Lucas, C.A. – in Uma introdução a Logica Fuzzy. RESIGeT - Revista Eletrônica de Sistema de Informação e Gestão Tecnológica – Volume 1 – Ano 1- 2011 - Pags. 17 – 28.

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Paulo Sérgio Gonçalves é engenheiro pela Universidade Federal do E.E.Santo, M.Sc. em Engenharia de Produção pela COPPE/UFRJ e MBA em Estratégia Empresarial pelo PDG/IBMEC , consultor na área de operações (manufatura e serviços), professor do IBMEC/RJ e autor das seguintes obras didáticas:

Administração de Materiais - 5ª Edição - Editora Elsevier.

Logística e Cadeia de Suprimentos - O Essencial - Editora Manole.

Administração de Estoques - Teoria e Prática - em coautoria de E. Schwember - Editora Interciência.

sexta-feira, 7 de outubro de 2016

Veículos autônomos vão acelerar a logística

VEÍCULOS AUTÔNOMOS
 VÃO ACELERAR A LOGÍSTICA 
Esse artigo é dedicado aos
colegas da Engenharia Mecânica
da EPUFES – Turma 1971.


Em 1967, em plena aula de desenho técnico de meu curso de graduação em engenharia mecânica, realizado na Escola Politécnica da Universidade Federal do Estado do Espirito Santo, o autor desse blog, conversava com o professor da disciplina e afirmava no debate que: “no futuro os veículos não terão condutores, mas serão conduzidos por robôs”. Como resposta, recebi uma sonora gargalhada que também foi acompanhada por meus colegas presentes na sala de aula. 

Recentemente, nas comemorações de mais um ano da nossa formatura, procurei via internet e através de contatos com os meus colegas de turma, localizar o professor da disciplina, enquanto postava para o grupo da nossa turma, um vídeo do carro da Google (Figura 2) com o mote: “quem rir por último rir melhor!


Figura 2 – Carro experimental da Google.

De fato, os veículos autônomos, nas suas mais variadas forma e aplicações, não são mais obra da ficção e estão adentrando em todas as atividades quer sejam de lazer ou em aplicações militares ou empresariais.

De um lado, embora a presença desses veículos venham a reduzir, num primeiro plano, postos de trabalho; um estudo elaborado pela KPMG a pedido da Society of Motor Manufactures and Traders mostra que, em 2030, o uso de carros autônomos poderá gerar 320.000 novos postos de trabalho, injetando  51 bilhões de libras à economia britânica e evitando um volume estimado de 25.000 acidentes graves com  veículos!

De outro lado, vamos encontrar grandes benefícios em vários campos com o uso desses veículos, cujas aplicações vão depende muito mais da nossa criatividade.

Só a título de exemplo, examinando a área médica, no que se refere aos socorristas de emergências cardiológicas, o uso de drones, embora ainda em sua fase experimental, tem mostrando viabilidade no salvamento de mais vidas nas grandes metrópoles, nas quais o grupo de paramédicos enfrenta grandes congestionamentos de trânsito e dificuldades de deslocamentos rápidos para chegar até o local aonde se encontra o vitimado.

Para dar uma ideia de como esse genial sistema funciona, sugerimos aos leitores interessados a assistirem o vídeo do link abaixo:


O mesmo já está acontecendo no salvamento de vítimas de afogamento em locais públicos como praias etc.

Na logística, já tratamos do uso de drones na distribuição de produtos, como é o caso do projeto pioneiro da Amazon, que comentamos no artigo: A revolução nas Entregas acessível através do link:


No modal rodoviário, veículos autônomos apresentam um elenco de vantagens, entre elas:

  • Segurança - devido a redução de erros na condução dos veículos. O uso de sistemas de controles de proximidades, como o desenvolvido pela Daimler Assist que ajusta a velocidade do veículo às condições de tráfego, bem como mapas tridimensionais para sistemas, como o Predictive Powertrain Control (Figura 3), reduzirão consideravelmente os acidentes nas estradas;
  •  Sustentabilidade – em face da menor poluição ambiental devido ao uso equalizado e eficiente no consumo de combustíveis;
  • Maior eficiência no fluxo de veículos pela inexistência de paradas programadas para os condutores e/ou trocas de turnos. Um caminhão autônomo poderá operar 24 horas por dia e sete dias por semana;
  • Redução dos congestionamentos – visto que o uso de veículos autônomos promoverá maior potencial para melhorar a eficiência do sistema de transporte. Na Alemanha, por exemplo, o governo prevê para 2030 um aumento nos congestionamento da ordem de 39%, o que leva a necessidade imperiosa de que as estradas sejam utilizadas pelos veículos com a maior eficiência possível.
  •  Redução nos custos dos fretes – estimado em 40% por quilômetro rodado.   Na Europa, segundo estudos realizados, os motoristas de caminhões são responsáveis por 45 % dos custos de transporte.

Figura 3 - Modelo de Predictive Control
Fonte: Adaptado de www.overdriveonline.com


As pesquisas nessa área estão bastante avançadas. A Daimler, uma afiliada da Mercedes-Benz, já está testando um caminhão (Figura 4) semiautônomo que, segundo estimam, deverá entrar em operação de  2025.
Esse veículo tem a capacidade de condução autônoma com o uso de sensores, um sistema de radar montado na frente e uma câmera estéreo, assim como o sistema Adaptive Cruise Control da Daimler. 

Optimizando a troca de marchas e utilizando um cuidadoso controle  de aceleração e frenagem, o sistema permite que seja reduzido em cinco por cento as emissões de CO2, conforme declara a empresa.
Se acontecer falhas no sistema ou mesmo mudanças nas condições meteorológicas, o sistema sinaliza (ver na figura 4  a imagem da parte inferior esquerda) para que o condutor assuma o controle do veículo. Vejam o desempenho desse veículo no vídeo do link indicado logo abaixo da Figura 4.
O motorista mantém o controle global da tomada de decisão, nele incluído uma importante medida de emergência que levar o veículo a uma parada gradual caso o condutor não responda aos comandos do sistema.
Esse veículo já foi testado na Alemanha e nos Estados Unidos tendo percorrido um total de 20.000 quilômetros em condução experimental.

Figura 4 – Caminhão da Mercedes Benz

Todas essas pesquisas e suas aplicações terão impacto significativo nas operações logísticas. 

Imaginemos, por exemplo, o uso de transporte autônomo em conexão com um Centro de Distribuição automatizado que também possua tecnologias avançadas de carregamento e descarregamento de veículos e sistemas automatizados de picking. Essa convergência de tecnologias permitirão que a logística alcance significativa alavancagem operacional, reduzindo custos, evitando acidentes, promovendo a sustentabilidade e melhorando a performance das entregas, mesmo no ambiente da “última milha”.

Fontes:

Cheater, A. in How will driving trucks impact the logistics fields - https://blog.kinaxis.com/2015/10/how-will-self-driving-trucks-impact-the-logistics-field/ - acesso: 05/10/2016.

DHL - Self-Driving Vehicles – The road to the future? - A DHL perspective on implications and use cases for the logistics industry Report – 2014.

KPMG - Connected and Autonomous Vehicles – The UK Economic Opportunity  - March 2015. 

Newbold, R – in Five Driving Forces Behind Driverless Trucks – disponível em : http://www.inboundlogistics.com/cms/article/five-driving-forces-behind-driverless-trucks/ - acesso: 06/10/2016,

Kerner, S – in SaLsA - Safe Autonomous Logistics and Transportation Vehicles in Outdoor Areas – disponível em : https://www.iml.fraunhofer.de/en/fields_of_activity/automation_embedded_systems/research/SaLsA.html - acesso : 06/10/2016.

           
Fierberg, A, in A self-driving Mercedes-Benz truck drove on Germany’s Autobahn – disponível em http://www.businessinsider.com/driverless-truck-drives-german-autobahn-daimler-mercedes-benz-2015-10 - acesso: 07/10/2016.

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Paulo Sérgio Gonçalves é engenheiro pela Universidade Federal do E.E.Santo, M.Sc. em Engenharia de Produção pela COPPE/UFRJ e MBA em Estratégia Empresarial pelo PDG/IBMEC , consultor na área de operações (manufatura e serviços), professor do IBMEC/RJ e autor das seguintes obras didáticas:

Administração de Materiais - 5ª Edição - Editora Elsevier.

Logística e Cadeia de Suprimentos - O Essencial - Editora Manole.

Administração de Estoques - Teoria e Prática - em coautoria de E. Schwember - Editora Interciência.