University of Pernambuco - Engineering School/ Editorial System Journals
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Plataforma FAP - Gestão Educacional em Projetos de Formação Tecnológica: Um Estudo de Caso sobre Desenvolvimento de Software
No full textA Pesquisa de Escassez de Talentos 2025, conduzida pelo ManpowerGroup, revela que a escassez de profissionais qualificados no Brasil permanece crítica, com 81% dos empregadores enfrentando dificuldades para preencher vagas. O setor de Tecnologia da Informação (TI) é particularmente afetado, registrando uma escassez de 84%, o que indica que mais de quatro em cada cinco empresas de TI no país têm dificuldades em encontrar talentos com as habilidades necessárias (ManpowerGroup, 2025). Fatores como a rápida transformação digital, mudanças demográficas e a falta de diversidade e inclusão contribuem para esse cenário desafiador para grandes centros, estados e o Brasil como um todo (VIEIRA, GUILHERME LUNARDI, 2024). A crescente digitalização dos negócios tem intensificado a demanda por profissionais qualificados, especialmente nas áreas de TI & Dados, que representam 39% das dificuldades de contratação apontadas pelos empregadores. Essa escassez reflete a necessidade urgente de formar talentos capacitados para lidar com os desafios tecnológicos, garantindo inovação e competitividade no mercado. Nesse cenário, o programa Formação Acelerada em Programação (FAP) se destaca como uma solução estratégica para suprir a carência de desenvolvedores no mercado. Recentemente, um grupo de 410 alunos de Pernambuco, Paraíba e Rio Grande do Norte concluiu sua formação dentro do programa, que combinou ensino a distância e aulas presenciais, totalizando 324 horas de capacitação. Essa iniciativa, conduzida pela Softex Pernambuco em parceria com o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), faz parte de um esforço maior para qualificar 1.500 profissionais aptos a atuar no desenvolvimento de software, sites e aplicativos (Folha de Pernambuco, 2024). Diante desse contexto, foi realizado um trabalho de levantamento e definição de processos que melhor se adequasse para seleção, formação e inserção de profissionais no mercado. E diante desse estudo percebeu-se a necessidade de desenvolvimento de uma plataforma para atender essa demanda. A implementação do sistema foi feita com Ruby on Rails, um framework amplamente utilizado para aplicações web escaláveis e que permite um desenvolvimento ágil e produtivo. O uso do Scrum como metodologia de gestão garantiu entregas incrementais e alinhamento contínuo com os objetivos do projeto. Cada sprint foi estruturado para incluir atividades de planejamento, desenvolvimento, testes e revisão, seguindo práticas recomendadas para desenvolvimento ágil de software (SCHWABER & SUTHERLAND, 2020). A adoção de metodologias ágeis foi fundamental para lidar com mudanças nos requisitos e garantir um processo iterativo e adaptável. Segundo Sommerville (2011), abordagens ágeis como Scrum promovem maior colaboração entre equipes, flexibilidade no desenvolvimento e ciclos de entrega mais curtos, tornando-as ideais para projetos educacionais inovadores. A plataforma WEB apresentada neste trabalho visa apoiar o mercado de tecnologia no processo de formação em grande escala de profissionais TIC de maneira a impactar positivamente na escassez de talentos. Com a plataforma desenvolvida, ICTs (Institutos de Ciência e Tecnologia) e projetos no Brasil poderão executar a formação de novos desenvolvedores e garantir a eficiência através da gestão integrada. A Plataforma FAP foi desenvolvida para otimizar a gestão educacional do programa, facilitando a organização dos conteúdos, o acompanhamento do desempenho dos alunos e a integração entre teoria e prática. Este estudo de caso apresenta a aplicação da Plataforma FAP no curso de Formação Acelerada em Programação, analisando seus impactos na estruturação do processo de ensino e na qualidade da formação dos novos desenvolvedores. Antecedendo ao desenvolvimento do software foi mapeado e definido os métodos de seleção, ensino e formação. Para o processo de seleção nós temos a I) etapa de inscrição, II) teste de lógica, III) submissão de vídeo-currículo para avaliação, IV) ranqueamento e V) divulgação dos resultados. Foram mais de 18.000 (dezoito mil) inscritos para participação da formação composta por 6 (seis) meses de aula e 3 (três) de residência por isso uma plataforma desenvolvida de maneira específica para atender todas as nuances do processo foi necessário. No processo de formação os alunos são desafiados com problemas reais e é utilizado o método Projeto integrador, onde empresas do ecossistema TIC submetem problemas reais via plataforma que podem se tornar aplicações a serem absorvidas por sua companhia. Para o projeto integrador a plataforma foi desenvolvida com as seguintes etapas I) empresa submete desafio, II) professores selecionam os melhores problemas, III) professores montam as equipes de alunos para cada desafio realizando o match de acordo com os conteúdos lecionados em cada turma. Além do Projeto Integrador um outro processo importante e que gera um impacto enorme na formação de novos profissionais é o processo de residência. A residência, com bolsas pagas pelo projeto e sem custo algum para a empresa, permite que as companhias recebam os alunos que tiveram o melhor desempenho durante a formação para dar continuidade a projetos de inovação ou integrar nas equipes de desenvolvimento. A plataforma desenvolvida gerencia I) a submissão de vagas pela empresa, II) a alocação automática dos alunos de acordo com o tipo de vaga (híbrida, remota, presencial), localização e ranqueamento do desempenho dos alunos, III) acompanha o processo de assinatura dos documentos e termos necessário para execução da bolsa, IV) integra com sistema de gestão e financeiro das bolsas. Concluímos que ao possuir processos integrados de gestão através da plataforma com ranqueamento, alocação automatizada, entre outras funcionalidades, permitiu que times pedagógicos, secretaria e administração conseguissem apoiar os alunos no processo de aprendizado tanto para pessoas de início de carreira TIC quanto para transição de carreira. Além disso, a metodologia desenvolvida neste estudo pode servir como base para futuras pesquisas no processo de formação de profissionais TIC, na aplicação de técnicas de desenvolvimento de software educacional.
Palavras-chave: tecnologia; educação; mão-de-obra; formação.
Referências
Manpowergroup (2025). Pesquisa de escassez de talentos em 2025. Disponível em: https://blog.manpowergroup.com.br/pesquisa-de-escassez-de-talentos-2025. Acesso em: 18 jul. 2025.
Folha de Pernambuco (2024). Notícia sobre a formação. Disponível em: https://www.folhape.com.br/colunistas/tecnologia-e-games/softex-pe-e-ministerio-da-ciencia-e-tecnologia-formam-410-alunos-em-tecnologia-da-informacao/42101/. Acesso em: 18 jul. 2025.
VIEIRA, GUILHERME LUNARDI, O processo de recrutamento e seleção de profissionais de TI frente ao mercado de tecnologia em constante expansão em Porto Alegre e Região Metropolitana (RS), 2024. Disponível em: https://lume.ufrgs.br/handle/10183/282212. Acesso em: 18 jul. 2025.
SCHWABER & SUTHERLAND, 2020. Disponível em: https://scrumguides.org/docs/scrumguide/v2020/2020-Scrum-Guide-PortugueseBR-3.0.pdf. Acesso em: 18 jul. 2025.
SOMMERVILLE, Ian. Engenharia de Software. 9. ed. São Paulo: Pearson, 2011. Disponível em: https://www.facom.ufu.br/~william/Disciplinas%202018-2/BSI-GSI030-EngenhariaSoftware/Livro/engenhariaSoftwareSommerville.pdf. Acesso em: 18 jul. 2025
Dinâmicas de Opinião e Sociofísica em Redes Temporais
No full textA disseminação de informação em grupos sociais e a emergência de consenso configuram desafios contemporâneos que podem ser investigados sob a ótica da Sociofísica, um campo interdisciplinar que articula conceitos da física estatística com sociologia, psicologia e ciência de redes (Vespignani e Castellano 2004, Barabási 2016) para modelar sistemas sociais complexos. Neste contexto, modelos de dinâmica de opinião têm sido amplamente utilizados para simular a formação de consenso, dinâmicas eleitorais e o comportamento coletivo emergente em grandes populações (Castellano, Fortunato e Loreto 2009, Vilela 2019). Um dos modelos mais estudados nesse domínio é o modelo do voto da maioria (majority-vote model, MVM), proposto por Oliveira (Oliveira 1992). Nesse modelo, cada agente assume uma de duas opiniões e tende a adotar a opinião da maioria de seus vizinhos, sujeito a um ruído social q, que representa a probabilidade de um indivíduo ir contra a opinião majoritária. Assim como no modelo de Ising, o MVM apresenta uma transição de fase contínua, com o ruído social desempenhando papel análogo à temperatura. Neste trabalho, investigamos o comportamento crítico do MVM implementado sobre uma rede temporal do tipo Activity-Driven Network, conforme proposta por Perra et al. (Perra et al. 2012). Nessa abordagem, a estrutura de conexões da rede é reconfigurada a cada passo de tempo, de forma que apenas os agentes ativos, selecionados com base em uma taxa de atividade (possivelmente heterogênea), estabelecem conexões aleatórias com outros nós. Após cada etapa, a rede é descartada, caracterizando sua natureza temporária e fora do equilíbrio. As simulações foram conduzidas utilizando o método de Monte Carlo, com medidas das grandezas físicas de magnetização, susceptibilidade e o cumulante de Binder de quarta ordem. Os resultados mostram que o sistema apresenta uma transição de fase contínua, cujo ponto crítico depende da quantidade de conexões realizadas pelos agentes ativos a cada instante de tempo
Geotecnologias na Prevenção: O Estudo da Suscetibilidade a Movimentos de Massa em Igarassu (PE).
No full textA previsão de regiões suscetíveis a movimentos de massa é essencial, considerando a complexidade de sua causalidade e as graves consequências socioambientais que podem gerar (Toledo et al., 2024). De acordo com Ferreira & Santos (2024), o município de Igarassu apresenta crescente expansão urbana e impactos ambientais decorrentes da ocupação desordenada. Com o crescimento populacional e o aumento da frequência de eventos climáticos extremos, torna-se imperativo mapear e estudar áreas propensas a movimentos de massa, caracterizados por deslizamentos de solo. Essa abordagem é crucial para monitorar e prevenir danos humanitários, ambientais e materiais. O estudo utilizou o Sistema de Informações Geográficas (SIG) para correlacionar diferentes tipos de informações e dados, visando estruturar mapas de suscetibilidade a movimentos de massa no município de Igarassu. Essa abordagem contribuiu significativamente para a análise de áreas mais propensas a esses eventos geológicos. A Tomada de Decisão Multicritério (MCDM) foi empregada para coletar informações geológicas, geomorfológicas, pedológicas e climáticas. A integração dessas informações com o SIG possibilitou a construção de mapas detalhados da área estudada, permitindo identificar os principais pontos suscetíveis a transtornos por deslizamentos. O software livre QGIS versão 3.34.9 foi utilizado para o processamento das informações vetoriais, reclassificação, e operações de álgebra de mapas. A reclassificação foi feita a patir de atribuição de valores quanto ao grau de suscetibilidade, sendo 1 a menor à 10 a maior. Quanto a pedologia do municipio de Igarassu, os resultados indicam uma predominância de Argilossolos (30.000ha), sucetíveis a risco de erosão devido a diferença de texturas entre os horizontes; Luvissolos (4.000ha) e Espodossolos (2.800ha). O grau de potencialidade a deslizamentos é respectivamente 7,2 e 1, correspondendo a muito alto, baixo e muito baixo (IBGE, 2019), evidenciando a necessidade de ações preventivas. A aplicação dessas técnicas demonstrou-se eficaz na tomada de decisões precisas e na implementação de soluções benéficas para o município e sua população.
Palavras-chave: Movimentos de massa; SIG; Análise vetorial.
Referências
Instituto Brasileiro de geografia e estatística, IBGE. Suscetibilidade a deslizamentos do Brasil: primeira aproximação. Rio de Janeiro: IBGE, 2019. Disponível em: https://biblioteca.ibge.gov.br/index.php/biblioteca-catalogo?view=detalhes&id=2101684. Acesso em: 10 jul. 2025.
FERREIRA, Rafaela Melissa Andrade; SANTOS, Larissa Furtado Lins dos. Análise Comparativa do Índice de Anomalia de Chuvas (IAC) nos Municípios de Paulista, Abreu e Lima e Igarassu, Região Metropolitana do Recife, Pernambuco. Geografia (Londrina), [S. l.], v. 34, n. 1, p. 91–108, 2024. DOI: 10.5433/2447
1747.2025v34n1p91. Disponível em:https://ojs.uel.br/revistas/uel/index.php/geografia/article/view/50496. Acesso em: 10 jul. 2025.
TOLEDO, Mayra Vannessa Lizcano; PAULA, Ana Laura de; SANTOS, Arthur Pereira dos; SILVA, Darllan Collins da Cunha e; OLIVEIRA, Renan Angrizani de. Análise da suscetibilidade a movimentos de massa por meio de lógica fuzzy na APA de Itupararanga (SP). Periódico Eletrônico Fórum Ambiental da Alta Paulista, [S. l.], v. 20, n. 2, 2024. DOI: 10.17271/1980082720220245018. Disponível em: https://publicacoes.amigosdanatureza.org.br/index.php/forum_ambiental/article/view/5018. Acesso em: 15 jul. 2025
Modelagem de um Sistema de Transmissão 4x4 para Veículos do Tipo Mini Baja
No full textEste trabalho tem como objetivo a modelagem de um sistema de transmissão 4x4 para um protótipo Mini Baja, com foco na redução de massa, capacidade trativa e robustez estrutural. A metodologia envolveu pesquisa sobre a evolução e funcionamento de sistemas 4x4, benchmarking de soluções adotadas por equipes brasileiras, e análise de requisitos como compatibilidade com o protótipo. Foi selecionada uma transmissão híbrida de correntes e correias, por sua leveza e adaptabilidade, e dimensionados os componentes com base em referências teóricas e dados do modelo atual. O diferencial foi projetado de forma personalizada, reutilizando componentes comerciais. Os resultados mostram redução da massa inercial, maior eficiência e otimização do espaço. Conclui-se que o sistema atende aos critérios de desempenho, embora a modelagem dinâmica completa dependa de dados finais para simulações futuras, com base na dinâmica veicular e modelagem longitudinal.
 
Estimação dos Parâmetros de um Módulo Fotovoltaico de Diodo Único (MFDU)
No full textO modelo fotovoltaico (FV) de diodo único é um circuito elétrico equivalente amplamente utilizado que representa o comportamento de uma célula solar ou de um módulo FV inteiro. As células solares são governadas por fenômenos físicos complexos, como absorção de luz, geração de portadores de carga, recombinação e efeitos semicondutores, todos os quais influenciam sua saída elétrica. Modelar esses processos com precisão e detalhes é altamente complexo e computacionalmente exigente. Para abordar isso, o modelo de diodo único oferece uma abordagem analítica simplificada, porém eficaz, capturando as características não lineares de corrente-tensão (I-V) das células solares usando um conjunto de componentes elétricos básicos que emulam a física subjacente (Toledo et al., 2024). Esse equilíbrio entre simplicidade e precisão o torna o modelo mais comumente utilizado em simulações de sistemas FV. A metodologia envolve a definição do problema direto, o desenvolvimento do modelo MFDU e a otimização de seus parâmetros. Como este estudo se concentra na conversão de energia solar, é importante observar que a energia fotovoltaica se refere à energia elétrica gerada por um sistema que converte a luz solar diretamente em eletricidade utilizando materiais semicondutores (Salah et al., 2023). Devido à crescente demanda por energia limpa, melhorar a eficiência da produção de eletricidade é fundamental, destacando a necessidade de desenvolver novos modelos que prevejam com precisão o desempenho do sistema. O modelo MFDU é baseado em uma equação implícita de cinco parâmetros, que é analisada por meio de um método numérico integrado ao algoritmo de otimização (Garcia-Marrero et al., 2025). Os parâmetros utilizados na equação são fotocorrente (Iph), corrente de saturação reversa (Is), fator de idealidade (n), resistência série (Rs) e resistência shunt (Rsh). Salah et al. (2023) relataram que essas variáveis são significativamente influenciadas por condições operacionais, como irradiação solar e temperatura, afetando o desempenho geral do sistema fotovoltaico. Portanto, compreender as características de corrente-tensão das células fotovoltaicas é essencial. Alcançar isso requer modelagem precisa do sistema e otimização de parâmetros. O desenvolvimento do algoritmo de otimização envolveu a realização de uma revisão bibliográfica para obter uma compreensão mais aprofundada de como os cinco parâmetros-chave influenciam a geração de corrente elétrica (Toledo et al., 2024). Além disso, foi realizado um estudo detalhado sobre o método de otimização de Levenberg-Marquardt, que combina descida de gradiente simples e iteração de Gauss-Newton. Este algoritmo é comumente conhecido como uma técnica de minimização local baseada em mínimos quadrados. A sua implementação foi realizada utilizando a linguagem de programação Python, em que é possível utilizar uma biblioteca chamada “scipy.optimize”, na qual consta o método de otimização de Levenberg-Marquardt. Para isso, é necessário o fornecimento de parâmetros iniciais para o método, os quais são valores reais de corrente e tensão em painéis solares, que servem como parâmetros para o cálculo do erro entre a convergência do método e os valores medidos, resultado que também é utilizado para o cálculo das próximas interações. Além disso, disponível nessa mesma biblioteca, foi utilizada uma função própria para resolução de equações não lineares, denominada “fsolve”. A proposta do algoritmo é conferir a equivalência dos valores fornecidos pelo modelo matemático com os valores reais visto experimentalmente, o que pôde ser comprovado graficamente, mostrando a congruência dos pontos reais fornecidos com as curvas propostas pelo modelo. Os gráficos criados referem-se à variação da corrente com diferentes níveis de tensões elétricas em que o módulo foi submetido e também sobre como funciona o comportamento da potência dissipada pelo painel sobre diferentes níveis de tensões. O modelo utilizando o método Levenberg-Marquardt conseguiu atingir todos os pontos propostos experimentalmente. Entretanto, ele se mostrou extremamente sensível, durante as interações, aos dados de tensão e corrente que foram fornecidos para o cálculo do erro. Como resultado dessa sensibilidade, a otimização de parâmetros está sendo discutida, uma vez que os parâmetros fornecidos para a equação necessitam estar alinhados com os valores de tensão e corrente experimentais
Competições Acadêmicas como Estratégia para Reduzir a Evasão em Cursos de Engenharia: A Arena Micromouse
No full textA evasão nos cursos de engenharia representa um dos principais desafios enfrentados pelas instituições de ensino superior no Brasil. Diversos fatores contribuem para esse cenário, como dificuldades com os conteúdos do ciclo básico, baixa motivação, ausência de vínculo com o curso escolhido e escassez de experiências práticas e contextualizadas durante a formação (CHRISTO et al., 2018; LEITE et al., 2022). Diante disso, a Escola Politécnica de Pernambuco, vinculada à Universidade de Pernambuco (UPE), desenvolveu o projeto Arena Micromouse com o objetivo de engajar estudantes de engenharia em uma experiência prática, interdisciplinar e desafiadora, utilizando a robótica como ferramenta pedagógica. A iniciativa está fundamentada na metodologia da Aprendizagem Baseada em Projetos (PBL), com integração de disciplinas como Eletrônica, Sistemas de Controle, Microcontroladores, Expressão Gráfica e Programação. O projeto consistiu no desenvolvimento de uma competição interna de micromouse, na qual os alunos foram desafiados a construir robôs autônomos capazes de percorrer um labirinto no menor tempo possível, respeitando as regras definidas por competições internacionais (MISRA, 2018; ROBOCORE, 2024). A metodologia adotada envolveu fases bem definidas: concepção e modelagem 3D do robô utilizando o software Autodesk Inventor; projeto eletrônico da PCB com componentes acessíveis como o microcontrolador ESP32, sensores ultrassônicos HC-SR04 e motores com encoders; montagem da estrutura física com impressão 3D; e implementação do firmware utilizando a linguagem C++ na plataforma Arduino IDE. Durante o desenvolvimento, os estudantes aplicaram algoritmos como seguidor de parede e flood fill, permitindo o reconhecimento do ambiente e a tomada de decisões autônomas. Para testes iniciais, foi criado um aplicativo web simples, onde os comandos de movimentação podiam ser enviados diretamente ao robô. O sistema também incluía uma função de segurança que impedia o avanço quando um obstáculo era detectado a curta distância. Para garantir a estabilidade do comportamento do robô, foi implementado controle proporcional (P) e posteriormente o controle PID, melhorando a resposta dos motores frente às leituras dos sensores. Os testes foram realizados em uma arena modular construída em MDF, cuja estrutura foi projetada para simular diferentes níveis de dificuldade, promovendo desafios progressivos aos participantes. Nessa fase inicial de desenvolvimento do projeto Arena Micromouse, mesmo sem a realização de competições, os resultados já demonstram impactos significativos na formação técnica e socioemocional dos alunos envolvidos. Durante a montagem dos robôs e da arena, os estudantes foram desafiados a trabalhar em áreas diversas da Engenharia Eletrônica, como modelagem 3D, soldagem de componentes e programação de algoritmos de controle e navegação, o que ampliou suas competências técnicas e fortaleceu habilidades interpessoais essenciais, como trabalho em equipe e comunicação. A abordagem diversificada do projeto, dividida entre hardware, firmware e estrutura da arena, gerou um ambiente colaborativo, onde cada participante contribui ativamente e fortalece o sentimento de pertencimento ao curso e à identidade profissional em formação. Além do aprendizado técnico, as atividades práticas e o uso de recursos integrados ao processo formativo (programação de aplicativos, modelagem 3D, simulações de circuitos, design de placas de circuito impresso etc.) mostraram-se poderosos estímulos à permanência no curso, reforçando a importância dos conteúdos teóricos e transformando a percepção dos alunos em relação ao seu curso, aproximando-o das demandas do mercado de trabalho. O suporte técnico dos professores e o clima de troca de experiências entre alunos criaram um ambiente dinâmico e acolhedor que estimula o aprendizado. Mesmo sem a competição inaugural, prevista para outubro de 2025, já é possível afirmar que o projeto Arena Micromouse cumpre seu papel, combatendo a evasão acadêmica e promovendo o crescimento profissional. A análise da iniciativa revela que projetos como esse despertam um senso de protagonismo e responsabilidade que ultrapassa a sala de aula, preparando os estudantes para o mercado de trabalho e para o exercício ético da profissão, ao mesmo tempo em que reforçam a cultura do aprendizado contínuo e do compartilhamento de conhecimento
Inspeção de Fachadas de Patrimônio Histórico com VANTs: Diagnóstico de Patologias na Igreja Nossa Senhora do Carmo, Olinda-PE.
No full textA pesquisa abordou a preservação do patrimônio arquitetônico histórico, concentrando-se na inspeção das fachadas da Igreja de Nossa Senhora do Carmo em Olinda, PE. Teve como objetivo desenvolver e validar uma metodologia de inspeção baseada em Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) para o mapeamento de manifestações patológicas em fachadas históricas. A necessidade de aprimorar os métodos de inspeção e mapeamento de danos em edifícios históricos, visando sua conservação a longo prazo, justificou o estudo, que também buscou demonstrar a eficácia e o potencial dos VANTs como ferramenta para um mapeamento detalhado e rigoroso. A relevância da preservação do patrimônio arquitetônico para a identidade cultural e histórica é amplamente reconhecida e regulamentada por diretrizes internacionais (UNESCO et al., 2013).
 
Ferramentas Preditivas para Diagnóstico e Prognóstico de Falhas em Máquinas de Manufatura: uma Revisão Sistemática da Literatura
No full textA manutenção preditiva, baseada em modelos estatísticos ou algoritmos de aprendizado de máquina, tem se mostrado uma estratégia promissora para antecipar falhas, reduzindo custos de manutenção corretiva e evitando interrupções nos processos produtivos. No entanto, a diversidade de abordagens disponíveis, cada uma com diferentes requisitos de dados, custos e desempenho, exige uma avaliação sistemática que compare sua efetividade em diferentes contextos (ALIYU, MOKHTAR e HUSSIN, 2023). A manutenção e operação de máquinas em ambientes laboratoriais de engenharia apresentam desafios significativos relacionados à previsibilidade de falhas, segurança operacional e continuidade das atividades didáticas e experimentais. Muitas vezes, esses equipamentos não estão conectados a sistemas modernos de monitoramento preditivo baseados em sensores ou tecnologias de Internet das Coisas (IoT), devido a limitações orçamentárias, infraestrutura ou complexidade técnica. Isso gera um cenário de elevada dependência de manutenções corretivas, aumentando o tempo de inatividade, os custos operacionais e o risco de acidentes. No contexto acadêmico, especialmente em laboratórios de engenharia, os desafios se ampliam diante de restrições tecnológicas e limitações na coleta de dados. Dessa forma, encontrar modelos preditivos viáveis e eficazes mesmo em cenários com poucos recursos se torna essencial (CONVERSO et al., 2023). Nos últimos anos, algoritmos de aprendizado de máquina e modelos estatísticos têm sido aplicados com sucesso na detecção e previsão de falhas (ABIDI, MOHAMMED e ALKHALEFAH, 2022). Entretanto, ainda há uma lacuna quanto à comparação sistemática de tais métodos sob critérios como simplicidade, desempenho e aplicabilidade prática em ambientes restritivos. Assim, este estudo tem como objetivo apresentar uma revisão sistemática da literatura sobre modelos estatísticos e algoritmos preditivos aplicados ao diagnóstico e prognóstico de falhas em máquinas de manufatura. A RSL busca responder: “Quais modelos apresentam melhor desempenho, simplicidade e aplicabilidade em cenários com limitações tecnológicas como laboratórios universitários?”. Este trabalho trata-se de um estudo analítico e descritivo que utiliza uma revisão sistemática da literatura. Para responder a pergunta apresentada anteriormente, foi feita revisão de literatura através do método PRISMA - Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta Analysis. O PRISMA trata-se de uma metodologia de revisão sistemática e meta-análise, ferramenta essencial para pesquisadores de modo a resumir as evidências com precisão, confiabilidade e atualidade quanto a determinado tema estudado (LIBERATI et al., 2009). A partir deste método a revisão se dividiu em três etapas: 1) Protocolo de revisão; 2) Exclusão de trabalhos e 3) Análise de dados. Foram consultadas 50 bases de dados para obter publicações científicas, com destaque para Engineering Village, Scopus e Web of Science, que são reconhecidas pela qualidade dos trabalhos (Harzing e Alakangas, 2016). As palavras-chave usadas para selecionar os artigos foram “predictive maintenance”; “fault diagnosis”; “fault prognosis”; “manufacturing machines”; “industrial equipment”; “statistical model”; “machine learning”; “regression”. Essas combinações foram pesquisadas nos títulos, resumos e palavras-chave das bases de dados. Para inclusão no estudo, os trabalhos deveriam apresentar um método de gestão do risco de queda em altura em atividades de construção ou manutenção na área de engenharia. O protocolo de pesquisa aplicou critérios de inclusão como: Publicações entre 2015 e início de 2025; Textos em inglês, espanhol ou português; Texto completo disponível para leitura; Estudos originais (HARZING e ALAKANGAS, 2016); Trabalhos revisados por pares e com fator de impacto, garantindo qualidade (STOLL et al., 2019). Os critérios foram aplicados em todas as combinações de palavras-chave nas bases de dados, filtrando produções acadêmicas relevantes. Em seguida, iniciou-se o processo de exclusão dos trabalhos que não atendiam aos objetivos e área de interesse deste estudo. Após a revisão sistemática da literatura utilizando o método PRISMA, foram identificados 10.328 trabalhos. O processo de exclusão ocorreu em quatro etapas. Na primeira etapa, os trabalhos duplicados foram removidos e aqueles que não estavam em inglês, espanhol ou português foram excluídos, reduzindo o número para 2.853 estudos. Na segunda etapa, foram excluídos 371 trabalhos que não atendiam aos critérios de qualidade (revisão por pares e fator de impacto), resultando em 2.482 trabalhos restantes. Na terceira etapa, os títulos dos 2.482 trabalhos foram avaliados quanto à abordagem do tema de segurança do trabalho e controle do risco de queda em atividades de engenharia. Nessa etapa, foram excluídos 2.382 trabalhos, restando 100 estudos. Na última etapa, os resumos dos 100 trabalhos restantes foram analisados quanto à adequação ao tema e organização. Foram excluídos 70 trabalhos, resultando em 30 trabalhos selecionados para análise na próxima etapa da metodologia. Os 30 artigos restantes após o processo de exclusão foram organizados em uma planilha do Microsoft Excel e analisados detalhadamente. Durante a análise, foram extraídas informações como ano de publicação, modelo preditivo utilizado, faixa de precisão, complexidade de implementação e aplicabilidade industrial. Dentre os principais resultados encontrados na pesquisa, tivemos: Modelos estatísticos tradicionais são adequados para ambientes com dados limitados e recursos restritos (CONVERSO et al., 2023); Modelos de aprendizado de máquina oferecem maior acurácia, mas com maior custo de implementação (ABIDI, MOHAMMED e ALKHALEFAH, 2022); Modelos híbridos podem unir o melhor dos dois mundos; A escolha do modelo ideal depende do contexto: volume de dados, infraestrutura disponível e nível de exigência da aplicação (ALIYU, MOKHTAR e HUSSIN, 2023). Em resumo, para laboratórios universitários de engenharia, modelos estatísticos ainda se mostram como uma alternativa viável e eficiente
Metodologia STEM no Ensino do Sistema de Conversão de Bases Numéricas Através de um Jogo Educativo
No full textNa metodologia STEM (um acrônimo em inglês para Science, Technology, Engineering and Mathematics), os conteúdos das disciplinas de ciências exatas e tecnologia são integrados. Nessa abordagem o aluno é protagonista do seu processo de aprendizagem e desenvolve habilidades para a resolução de problemas reais (PUGLIESE, 2020). Essa metodologia inovadora é uma alternativa para a solução de um problema: a elevada evasão em cursos de Engenharia, esse problema sugere que há uma defasagem na metodologia tradicional expositiva de ensino (GARCIA; GOMES, 2022), por haver nessa metodologia expositiva uma falta de conexão entre os conteúdos abordados e a prática, dando uma falsa impressão de que os conteúdos não são utilizados no dia a dia. Assim, a metodologia STEM é uma abordagem que desperta o interesse dos alunos por disciplinas de ciências exatas e, consequentemente, por cursos de Engenharia, ao realizar conexões entre os conteúdos e associações com a prática (LOPES et al., 2022). O conteúdo de sistemas de numeração, estudado ao longo dos anos do Ensino Fundamental na disciplina de matemática possui aplicações em diversas áreas, como exemplo o sistema de numeração binário, utilizado em criptografia, ocultação de
informações e sistemas digitais (ERNST, 2024). Os conteúdos de aprendizagens importantes para alunos no Ensino Básico são definidos pelo documento BNCC (Base Nacional Comum Curricular) (BRASIL, 2017). Dentre as competências definidas no documento, está a Competência Geral 5 que trata de os alunos utilizarem tecnologia com consciência, para comunicação e resolução de problemas. Dessa maneira, integrando um dos conteúdos de sala de aula com uma das competências da BNCC, é possível ensinar às crianças o sistema de conversão de bases e introduzir o pensamento computacional e lógico, relacionando o conteúdo do Ensino Básico com Engenharia, utilizando a metodologia STEM. Além disso, utilizar jogos para o ensino de um conteúdo auxilia para que o conteúdo seja absorvido pelos alunos de maneira lúdica (ALVES; SILVA, 2020). Portanto, foi desenvolvido um jogo para conversão de bases, especificamente entre os sistemas de numeração binário e decimal. O jogo desenvolvido é composto por um dominó convencional com 28 peças e cartas numeradas de 0 a 15. No jogo, o dominó é o elemento que forma os números em binário e as cartas representam as possibilidades dos números correspondentes no sistema de numeração decimal. As peças de dominó e as cartas são divididas de maneira aleatória e igualitária entre os jogadores, que podem ver as próprias cartas e peças. Define-se entre os jogadores a peça de dominó que irá iniciar e qual valor binário era terá (0 ou 1); na sequência, cada jogador deve posicionar uma peça de dominó com o intuito de formar um numeral binário correspondente a um dos numerais em decimal que possui a carta, assim, cada jogador ao conectar a peça de dominó com uma das metades igual à metade da peça anterior, obtém o numeral binário 1, ou ao posicionar a peça de dominó com a metade diferente da peça anterior, obtém o numeral binário 0. A cada 4 jogadas, os jogadores devem observar o numeral binário formado, atribuindo o valor 0 para cada peça de dominó que foi posicionada com uma metade diferente da metade da peça anterior, ou 1 para cada peça posicionada com a metade da peça de dominó igual à metade da peça anterior, e o jogador que possuir a carta com numeral decimal correspondente deve eliminá-la, vencendo o jogador que descartar o maior número de cartas. O jogo foi aplicado em uma turma universitária do curso de Engenharia Elétrica com ênfase em Telecomunicações e de Automação e Controle da Escola Politécnica da Universidade de Pernambuco. O jogo foi apresentado aos alunos e, após jogarem, foram coletadas as impressões dos participantes por meio de um formulário online, e dentre as respostas, dos participantes, 66,7% concordam totalmente e 16,7% concordam parcialmente que o jogo facilita a compreensão do conteúdo de conversão de bases entre os sistemas decimal e binário, mostrando que a maioria dos participantes acredita que o jogo facilita na compreensão do conteúdo de conversão de bases entre sistema binário e decimal. Assim, o jogo se apresenta como uma ferramenta de apoio ao ensino do conteúdo de conversão de bases. O jogo foi objeto de depósito de patente de Oliveira et al. BR 10 2024 024810 4 (2024).
Palavras-chave: STEM; Engenharia; Conversão de Bases.
Referências
ALVES, Dijan Fillippi de Sousa; SILVA, Joaquim Fernando Mendes da. Jogos digitais: uma revisão sobre definições, fundamentos e aplicações no ensino de ciências. Revista Eletrônica Ludus Scientiae, v. 4, n. 1, p. 80-94, 2020.
BRASIL. Ministério da Educação e Cultura. Base Nacional Comum Curricular. Brasília, DF: MEC, 2017.
GARCIA, Léo Manoel Lopes da Silva; GOMES, Raquel Salcedo. Causas da evasão em cursos de ciências exatas: uma revisão da produção acadêmica. Revista Educar Mais. Pelotas, RS. v.6 (2022), p. 937-957, 2022.
ERNST, Wolfgang. A caminho do sistema binário: Arquivos clássicos e memória digital. Revista de Teoria da História, v. 27, n. 1, p. 134-147, 2024.
LOPES, Andressa Freitas et al. O que significa cada letra da sigla STEM? Uma versão para o contexto educacional brasileiro. Educitec - Revista de Estudos e Pesquisas sobre Ensino Tecnológico, v. 8, p. e165822-e165822, 2022.
OLIVEIRA, Flávia, et al. Produto e processo para aprendizado de sistemas de contagem em qualquer base. Depósito de patente - Brasil: BR 10 2024 024810 4. 2024.
PUGLIESE, Gustavo. STEM education-um panorama e sua relação com a educação brasileira. Currículo sem Fronteiras, v. 20, n. 1, p. 209-232, 2020
Análise de Representações de Sinais para Detecção de Anomalias em Ambientes Industriais
No full textNo contexto da indústria 4.0, a digitalização está presente em diversos âmbitos do ambiente industrial. Em uma área em que existe uma alta competitividade, a aplicação de técnicas de Inteligência Artificial (IA) tem se destacado como uma abordagem eficaz para atividades como detecção de anomalias em máquinas industriais (SERRADILHA et al., 2022). Aplicações de técnicas de Machine Learning são utilizadas para entender o contexto das operações de máquinas industriais e realizar a detecção de falhas, o que contribui para uma manutenção preditiva eficaz (TONGZHOU et al., 2025). Essa abordagem possui como consequência a redução de condições operacionais desfavoráveis para produção industrial, tais como interrupção do funcionamento das máquinas e o aumento de riscos relacionados à segurança dos operadores no ambiente de trabalho. Dentre as técnicas utilizadas, se destacam os métodos de análise de sinais oriundos de sensores que captam dados de máquinas tais como bombas, válvulas, esteiras rolantes e ventiladores. Os sinais são adquiridos conforme as especificações dos sensores empregados, que podem ser acelerômetros, microfones, entre outros, dependendo da natureza da variável monitorada. A estratégia de coleta dos dados varia conforme a abordagem de modelagem adotada. Em métodos baseados em one-class classification, o treinamento do modelo de detecção de anomalias é realizado exclusivamente com amostras representativas do estado normal de operação das máquinas (MONTEIRO, 2022). Alternativamente, abordagens baseadas em classificadores binários e multiclasse consideram sinais oriundos de equipamentos tanto em condições normais quanto anômalas. Técnicas de análise de sinais, como construção de espectrogramas, são exploradas de modo a entender características dos sinais das máquinas em seus diferentes cenários, tais como ausência ou presença de anomalias (LEE, 2018). Estudos relacionados apresentam modelos de detecção de anomalias, porém, sem realizar análises comparativas de desempenho entre diferentes representações de sinais, como observado em Neto et al. (2024) e Meraneh et al. (2024). Em Wang et al. (2020), embora sejam abordadas diferentes formas de representação dos sinais, não é discutido o impacto que a inserção de ruídos pode causar no desempenho dos modelos. Diante do contexto apresentado, este trabalho possui como objetivo analisar a quantidade de informação originárias de cada um do três modos de representações de sinais: o espectrograma, espectrograma mel e Coeficientes Cepstrais de Frequência Mel (MFCC) e avaliar seus respectivos impactos na detecção de anomalias. Essas representações foram construídas a partir de um conjunto de dados denominado Malfunctioning Industrial Machine Investigation and Inspection (MIMII) , no qual possui dados sonoros de equipamentos industriais com e sem anomalias armazenados em formato de arquivo de áudio (.wav). Os sinais são originários de quatro diferentes elementos (válvula, esteira rolante, bombas industrias e ventiladores). Para cada elemento foram capturados sinais com diferentes relações sinais ruído, tais como 6 decibés, 0 decibiés e -6 decibéis (PUROHIT et al., 2019). Na presente pesquisa foram construídas representações referentes aos exemplos contendo sinais relativos às bombas industriais em cada um dos três níveis de sinal/ruído. Os arquivos de formato .wav foram convertidos individualmente nas três formas de representação de sinais. Cada conjunto de representações foi inserido em um classificador, baseado em redes neurais convolucionais, onde foram analisadas métricas como acurácia, recall, precisão, f1-score. Foi observado que os espectrogramas retornaram resultados de classificação semelhantes para as três formas de representação com a relação sinal/ruído estabelecida em 6dB, com valores de acurácia próximos a 98%. Porém, em cenários nos quais existem maior presença de ruídos, os valores de acurácia de MFCC diminuíram para 88% (0dB) e 79%(-6dB), os valores relativos aos espectrogramas foram de 93%(0dB) e 78% (-6dB) enquanto, para as mesmas relações de sinal ruído, as classificações oriundas de espectrogramas de mel mantiveram acurácia acima de 95% ao apresentar valores de 95%(0dB) e 96% (-6dB). Os valores apresentados demonstraram uma estabilidade nas classificações que utilizam como entrada o espectrograma de mel em diferentes cenários de sinal/ruído, o que não ocorreu com MFCC e espectrogramas. Esses resultados preliminares serão utilizados como base para os trabalhos futuros com objetivo de entender quais as características dos sinais apresentam maior influência e como podem ser utilizadas de modo que incrementem as detecções de anomalias.
Palavras-chave: Representação de Sinais; Detecção de Anomalia; Aprendizado de Máquina; Indústria 4.0.
Referências
DE OLIVEIRA NETO, Wilson A.; GUEDES, Elloá B.; FIGUEIREDO, Carlos Maurício S. Anomaly Detection in Sound Activity with Generative Adversarial Network Models. Journal of Internet Services and Applications, v. 15, n. 1, p. 313-324, 2024.
DE PAULA MONTEIRO, Rodrigo et al. A hybrid prototype selection-based deep learning approach for anomaly detection in industrial machines. Expert Systems with Applications, v. 204, p. 117528, 2022.
MERANEH, Awaleh Houssein et al. SADIS: real-time sound-based anomaly detection for industrial systems. In: International Symposium on Foundations and Practice of Security. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023. p. 82-92.
PUROHIT, Harsh et al. MIMII Dataset: Sound dataset for malfunctioning industrial machine investigation and inspection. arXiv preprint arXiv:1909.09347, 2019.
SERRADILLA, Oscar et al. Deep learning models for predictive maintenance: a survey, comparison, challenges and prospects. Applied Intelligence, v. 52, n. 10, p. 10934-10964, 2022.
TONGZHOU, Ye; TIANHAO, Peng; YANG, Lidong. Review on Sound-Based Industrial Predictive Maintenance: From Feature Engineering to Deep Learning. Mathematics, v. 13, n. 11, p. 1724, 2025.
WANG, Mei et al. A machine anomalous sound detection method using the lMS spectrogram and ES-MobileNetV3 network. Applied Sciences, v. 13, n. 23, p. 12912, 2023.