Este projeto de inovação do Operador Nacional do Sistema (ONS) foi um dos participantes finalistas da etapa nacional do Prêmio CIER de Inovação 2022, na categoria Digitalização.
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Resumo
Com o crescente aumento da complexidade na operação a forma tradicional de consulta a documentos operativos teve que evoluir. Atualmente na operação em tempo real no Brasil são mais de 1.400 documentos. Diante desse grande volume, surgiu o projeto ECM/MPO com o objetivo de integrar a consulta ao Sistema de Supervisão e Controle (SSC), incluindo a indicação do atendimento das condições previstas em normativo. Para atingir este objetivo foi necessário tornar os documentos uma coleção de fragmentos de texto e adicionar recursos de inteligência artificial (IA) para auxiliar na interpretação dos itens de controle existentes nos documentos operativos. Estes recursos permitem ao operador em tempo real não mais buscar documentos e sim o conteúdo que necessita, bem como contar com o auxílio de um processamento prévio para lhe alertar sobre as condições de manobras de linhas de transmissão, transformadores e outros equipamentos.
Autor principal: Adel M. S. de Oliveira (ONS)
Outros autores: Ana Bárbara F. Neves, Alessandra C. Gerken, Ana Clara A. Menezes, Gilberto F. da Fonseca, Hannah M. V. C. Angelkorte, Marcelo L. da Silva, Romeu de F. Bastos Netto, Taisa Cristina Xavier Veloso (ONS)
Introdução
Com as constantes ampliações do sistema e o crescente aumento da complexidade, surge a necessidade de evoluir as ferramentas utilizadas em tempo real. Atualmente, o Manual de Procedimentos para Operação (MPO), integrante dos Procedimentos de Rede, possui mais de 1.400 documentos operativos, essenciais para dar suporte às ações da operação. Além do alto número de documentos, também há em média mais de 2.300 revisões anuais desses documentos, o que implica em uma carga elevada de trabalho. Não obstante, a maior criticidade do atual sistema está na garantia de disponibilidade ininterrupta dessas informações, bem como na forma de consulta a estas informações em tempo real.
As ações de tempo real exigem precisão e rapidez na tomada de decisão e a consulta aos documentos normativos é fundamental e decisiva no resultado destas ações.
Diante desse grande volume, surgiu o projeto ECM/MPO com o objetivo final de integrar a consulta aos procedimentos com o Sistema de Supervisão e Controle (SSC), incluindo a indicação do atendimento das condições previstas em normativo. Para isso, conta com a inteligência artificial (IA) para auxiliar na interpretação dos itens de controle existentes nos documentos normativos junto com um Processador de Regras conectado aos dados de tempo real. O projeto ECM/MPO foi dividido em três fases.
Na primeira fase, finalizada em dezembro de 2017, foi substituído o sistema anterior de gestão de documento pelo Enterprise Content Management (ECM), com tecnologias mais modernas e foco na gestão de conteúdo. Alguns ganhos obtidos inicialmente foram: controle aprimorado de revisões, armazenamento do material dos treinamentos, pesquisa tipo “Google like” e associação com a base de dados técnica corporativa a qual contém todos os equipamentos e linhas de transmissão do país acima de 230 kV.
A segunda fase, colocada em produção em março de 2022, consiste na fragmentação dos documentos operacionais, dividindo-os em partes relacionadas a cada equipamento que compõe a rede de operação. Estão inicialmente nessa fase os seguintes documentos operacionais: Instruções de Operação de Preparação para Manobras, Instrução de Operação em Contingência e Cadastros de Informações Operacionais de Dados de Equipamentos. A escolha desses documentos está atrelada à estrutura bem definida de itens e subitens com os equipamentos do SIN, que permite o estabelecimento de uma lógica para a fragmentação, bem como a viabilização do acesso imediato a um item específico ao equipamento, sem a necessidade de pesquisa em todo o documento. Isso agrega agilidade ao processo de consulta dos procedimentos pela equipe de Tempo Real, dado que são documentos extensos.
A terceira fase do projeto, que também teve a primeira versão colocada em produção em março de 2022, é a integração desses fragmentos de documentos ao SSC, onde os procedimentos associados a cada equipamento podem ser acessados diretamente, sem a necessidade de acesso ao ECM/MPO. Considerando a informação do configurador de rede, que identifica o estado operativo do equipamento (exemplo: ligado, desligado, ligado em apenas um terminal), é apresentado ao operador apenas o fragmento de interesse para aquele momento em que se encontra a Rede de Operação. Ainda nessa fase, após a integração dos fragmentos dos documentos operativos ao SSC, é prevista a implantação do Processador de Regras, que engloba a interpretação dos itens de controle indicados como requisitos para execução de determinado procedimento. Nessa interpretação, haverá também a avaliação dos dados de tempo real, indicando o atendimento ou não desses itens de controle para a situação vivenciada pelo operador em tempo real. Isto permitirá ganho de agilidade para acesso aos procedimentos e segurança na execução.
Desenvolvimento
Assim como ocorre com a indústria, a qual atualmente está em sua versão 4.0, podemos de modo similar fazer uma analogia com a gestão de documentos em geral.
No início, o qual vamos chamar de versão 1.0, a operação em tempo real dispunha na sala de controle de um conjunto de pastas com documentos impressos os quais continham procedimentos operacionais a serem executados pelos operadores. Eram roteiros de manobras, limites de equipamentos, instruções para controle da tensão e regras de operação do CAG, entre outros. O controle era manual e eventualmente um centro de controle dispunha de versão já ultrapassada, pois havia falhas nesse controle.
Diante das fragilidades desse processo e com o desenvolvimento de sistemas de gestão de documentos, realizados agora por computadores, a versão 2.0 trouxe benefícios para a operação em tempo real, uma vez que mitigava o problema de centros de operação com versões diferentes do mesmo documento. Apesar de agora os documentos poderem ser consultados eletronicamente, os monitores não dispunham ainda de resolução suficiente para uma boa leitura e por isso era frequente a necessidade de impressão de todo o material. Sendo assim, esta fase ainda apresentava dificuldades para a operação em tempo real pois ao mesmo tempo, a operação ia se tornando cada vez mais complexa. Além disso, para reduzir custos de impressão, os documentos normalmente eram elaborados em preto e branco, ou pelo menos impressos nesta configuração.
Com a evolução dos sistemas computacionais, tanto de hardware quanto de software, deixamos de realizar a gestão do produto documento e passamos a considerar o conteúdo deste e as várias formas de complementar a informação. Além disso, os avanços na resolução e contraste dos monitores e melhorias dos sistemas, passou a ser desnecessária a impressão dos documentos e estes deixaram de ser importantes em si, mas sim o seu conteúdo, o qual poderia agora ser obtido e visualizado de várias formas. Esta versão é a 3.0 e inaugurou o conceito de ECM (Enterprise Content Management).
As vantagens da versão 3.0 são espetaculares e estão descritas mais adiante, contudo a evolução continua. Agora a necessidade é integrar todo esse conteúdo não estruturado com bases de dados estruturada. Com isso, pode-se vislumbrar ferramentas avançadas de apoio à operação em tempo real, na qual a informação é disponibilizada para o operador de sistema de modo mais imediato e até automático, permitindo assim que este tome decisões mais precisas e rápidas. Ademais, com as recentes evoluções no campo da inteligência artificial, com learning machine e semântica, chegamos finalmente a versão 4.0 do processo de gestão da informação.
Nesta versão 4.0, os operadores de sistema terão à disposição opções de ação e informações previamente processadas, bem como uma interação mais natural com o sistema de supervisão e controle. Espera-se que essas ferramentas avançadas possam literalmente ler e interpretar os comandos e, avaliando os dados de tempo real, não apenas alertar, mas principalmente sugerir opções ou indicar a melhor decisão possível.
Essa integração prevista na versão 4.0 da gestão da informação utiliza então as ferramentas de inteligência artificial para reduzir eventuais falhas de atualização dos sistemas tradicionais de verificação de procedimentos operacionais, principalmente quando o volume de atualizações e melhorias são significativos. Nesta fase, pode-se até mesmo renunciar aos documentos em sua forma tradicional, pois efetivamente o que importa é tão somente a informação, ou seja, nem é preciso saber de qual documento tal orientação operacional é proveniente.
A Necessidade de Novas Tecnologias
Conforme apresentado no item anterior, a evolução da tecnologia na área de gestão de documentos veio suprir deficiências no controle dos documentos operacionais que poderia causar problemas na operação em tempo real, por exemplo, na execução de manobras para desligamento de uma linha de transmissão seguindo instruções desatualizadas.
Não obstante, a partir de 2000 o crescimento médio da malha elétrica brasileira de extra alta tensão (acima ou igual a 230 kV) passou de 0,8% ao ano para 3,7% ao ano [conferir dados]. Tal fato, aliado à novas fontes de produção de energia, por exemplo, eólicas, tornaram a operação cada vez mais complexa. Portanto, passou a ser ainda mais urgente aumentar o controle e a eficiência do processo de gestão do conteúdo operacional (procedimentos, rotinas, instruções, orientações etc.).
Diante desse quadro, o ONS a partir de 2011 iniciou os trabalhos visando deixar a versão 2.0 e atingir a atual versão 4.0. Ciente que essa transição deveria ser realizada com muito critério e cuidados, em função da criticidade do processo, uma vez que se trata de um grande conjunto de conteúdo operacional para salas de controle dos seus Centros de Operação e dos Centros das empresas de transmissão e geração.
Como Funciona a Nova Ferramenta
Em dezembro de 2017 foi disponibilizado para os operadores de sistema do ONS a primeira fase do sistema ECM/MPO.
Neste primeiro momento o foco foi a implantação da tecnologia ECM (Enterprise Content Management), mesmo assim já foi possível na prática identificar várias melhorias tais como:
- A eliminação da fragilidade de disponibilidade do sistema anterior;
- A mitigação do risco de inconsistências entre documentos, dados de instalações/equipamentos e grupos de contatos, pois o ECM/MPO passou a estar integrado com outros sistemas da empresa;
- O provimento de mais produtividade às equipes de Tempo Real, trazendo mais segurança e agilidade à tomada de decisão uma vez que os operadores passaram a ter acesso na mesma aplicação tanto aos documentos quanto à base de dados de todas as instalações e equipamentos do país. Antes eles precisavam utilizar mais de um sistema;
- Eliminação das limitações de melhorias do sistema anterior em função de sua obsolescência, dessa forma a manutenção e expansão passaram a ser geridas pela área de TI do ONS;
- O sistema foi concebido para ser escalável e assim suprir demandas futuras;
- Inclusão de SOA objetivando futura integração com o EMS;
- Utilização de workflows para melhor acompanhamento dos processos;
- Completo atendimento às políticas de segurança, rastreamento de acessos, auditoria das informações e retenção de registros.
Outros benefícios imediatos para tomada de decisão em tempo real foram:
- Consultas avançadas ao conteúdo dos documentos e não somente ao nome do documento.
- Inserção de outras formas de conteúdo, por exemplo vídeos com explicações sobre um assunto operativo;
A Necessidade da Fragmentação
O ECM/MPO tem por objetivo facilitar a busca e localização de documentos e de seus conteúdos. É desejado que a exibição dos itens localizados facilite o acesso à informação, exibindo, quando solicitado, apenas os blocos que contém a informação desejada e não o documento por completo. O resultado da busca bem com a sua exibição não deve se limitar a documentos de texto, mas também deve poder incluir imagens, vídeos e gravações.
As soluções tradicionais de busca, por mais eficientes que sejam, auxiliam o usuário a localizar o documento monolítico que contém o material desejado. Entretanto, uma vez localizado o documento, o usuário precisa navegar pelos índices ou então realizar uma busca por parte exata de texto para localizar a informação. Desta forma, a localização de conteúdos desejado, mesmo dentro do documento já pré-selecionado, acaba sendo trabalhosa e demorada.
Adicionalmente, devido ao tamanho físico (MB) de determinados documentos, o processo de download em si já representa um tempo de espera desnecessário. Podendo ficar ainda mais crítico quando a busca é realizada em tablets e smartphones. Um exemplo que ilustra bem o caso é a situação de manobra de uma linha de transmissão, para energizar a LT 230kV Santa Rosa 1 / Santo Ângelo C2 o operador deve abrir a instrução de operação IO-PM.S.2RS e localizar o procedimento no item 3.105.2. Este documento possui 479 páginas (revisão 192) e o arquivo tem 893 KB de tamanho.
Sendo assim, encontrando uma solução que consiga desfragmentar o documento, o sistema então somente enviaria para o operador o item 3.105.2. O trabalho com fragmentos de texto não implica em deixar de fazer a gestão por documentos. Toda a regra estabelecida de formatação de agrupamentos de procedimentos por documento se mantém, bem como não haverá perda de identidade de como está organizado o material. Enfim, a fragmentação introduz novas funcionalidades e facilidades ao usuário, bem como é um primeiro passo para alçar voos maiores como pesquisas realizadas automaticamente por outros sistemas (por exemplo, EMS), criação de busca semântica e introdução de novos tipos de conteúdo (por exemplo, gravações ou pequenos vídeos).
A tecnologia de fragmentação do conteúdo foi planejada ainda durante a consultoria técnico-financeira realizada em 2014. Devido ao atraso tecnológico que o ONS se encontrava, foi planejada uma evolução do ECM/MPO em três fases. A primeira fase foi a migração de uma plataforma para a outra, a segunda é a de se desfragmentar os documentos e o sistema passar a gerir os tópicos destes e não somente o documento. A terceira fase é a integração com o EMS e seus aplicativos.
Já em 2014 se sabia que o passo para a fragmentação necessariamente utilizaria um tipo de linguagem de marcação (Markup). Essa linguagem nada mais é do que um conjunto de códigos aplicados
Preliminarmente à atividade de prospecção é necessário ter claro entendimento sobre três aspectos os quais são respostas às seguintes perguntas:
- Qual o tipo de necessidade que se está tentando resolver?
- Em qual ponto de maturação tecnológica as diferentes opções se encontram para um uso comum da tecnologia?
- Quais avanços na plataforma Web, notadamente com relação às linguagens de marcação são aplicáveis para o nosso problema?
A primeira grande questão sobre a fragmentação era se iríamos adotar uma abordagem declarativa ou a de container de blocos. A abordagem declarativa permite demarcar sobre os documentos monolíticos. Ou seja, criar “bookmarks” e outros tipos de anotação. É uma solução útil em ambientes documentais que empregam ferramentas tradicionais de tratamento documental. A segunda abordagem é a de fragmentar fisicamente os blocos de informação e manter os documentos como um container de blocos. Esta abordagem torna mais fácil a integração a sistemas de busca nativos e permite acesso a um bloco, a vários blocos afins, mesmo que pertencentes a documentos distintos, e ainda o documento inteiro. Esta foi a solução selecionada, pois permitirá mais facilidade futuramente no tratamento da informação quando integrada ao EMS.
A segunda grande questão foi se iríamos utilizar a tecnologia XML, a qual possui vários modelos de fragmentação como DITA, DocBook, entre outros ou a tecnologia HTML versão 5 ou ainda o XHTML ou JSON. A solução adotada é a HTML 5, sendo que um exemplo de uso dessa tecnologia está demonstrada no portal da Imprensa Nacional em http://portal.imprensanacional.gov.br. Neste sítio é possível realizar a pesquisa avançada buscando somente fragmentos ou então a qualquer momento ter a visualização do documento inteiro em formato PDF. O XHTML poderá eventualmente ser adotado posteriormente sem que isso desprenda esforços exagerados desde que já nesta fase com a importação para o HTML alguns aspectos sejam observados, por exemplo, os comandos todos em minúsculo e todos os “tags” corretamente alinhados.
Porque Fragmentar
Os produtos gerados pelo ONS possuem dezenas ou até centenas de páginas.
As soluções tradicionais de busca, por mais eficientes que sejam, auxiliam o usuário a localizar o documento monolítico que contém o material desejado. Entretanto, uma vez localizado o documento, o usuário precisa navegar pelos índices ou realizar uma busca por uma parte exata de texto para localizar a informação. Desta forma, a localização de conteúdo dentro do documento acaba sendo trabalhosa e demorada. Para termos uma noção do problema, existem alguns documentos com mais de 300 páginas atualmente.
Adicionalmente, devido ao tamanho físico (MB) de determinados documentos, o processo de download em si já representa em um tempo de espera desnecessário.
Em uma situação de urgência, por exemplo, quando está sendo buscado um procedimento de uma determinada operação, o tempo gasto para localizar o documento, realizar download do arquivo e depois localizar o trecho de conteúdo resultar em atrasos para a execução da ação e prejuízo operacional. A situação ideal é que através da própria ferramenta de ECM seja possível a localização e exibição do trecho exato
Ganhos na Operação em Tempo Real com a Fragmentação
De modo prático, o operador de sistema deixa de obrigatoriamente abrir um documento inteiro o qual possui centenas de páginas com relação de manobras para ligar/desligar equipamentos e linhas de transmissão para simplesmente obter a instrução de manobra do equipamento o qual está necessitando em determinado momento.
Além disso, passa a contar com informações adicionais caso necessário, por exemplo, acesso a algum link ou URL, foto, gravação de voz ou vídeo. Pode ainda registrar um comentário ou sugestão de melhoria do texto ou ainda uma pergunta relacionada ao contexto. Enfim, passa a contar com mais riqueza de informações.
Integração com EMS e Inteligência Artificial
O projeto foi planejado para ser integrado ao EMS usando a tecnologia Service Oriented Architecture – SOA. Além disso, são estabelecidas regras de segurança para a passagem pela demilitarized zone – DMZ. Este trabalho foi concluído em 2020. O objetivo é permitir que tanto o EMS quanto aplicativos avançados do ambiente EMS possam realizar automaticamente consultas aos fragmentos do ECM/MPO agilizando assim a tomada de decisão pelo operador de sistema.
Por exemplo, no caso de abertura de uma importante linha de transmissão – LT, o sistema de alarme do EMS poderá solicitar ao ECM/MPO o procedimento para fechamento da LT, interpretar, verificar as condições do sistema elétrico e então informar se está autorizado ou não retornar com a LT.
À medida que todos os tipos de documentos operacionais forem fragmentados, novas ferramentas avançadas serão desenvolvidas. Estas usarão os recursos de semântica e ontologia utilizados pela inteligência artificial de modo a interpretar textos. O objetivo é fazer com que o operador de sistema tenha um tipo de assistente virtual que lhe auxilie na tomada de decisão em tempo real.
A semântica está relacionada ao significado, não só de cada palavra, mas também da expressão. O processamento semântico é considerado um dos maiores desafios do Processamento de Linguagem Natural, pois, por um lado, ocupa-se com a morfologia e a estrutura sintática e, por outro lado, em alguns casos, com informações pragmáticas, que é o caso dos documentos operacionais utilizados nas salas de controle. O processo consiste em analisar o sentido das estruturas das palavras que foram reagrupadas pelo analisador sintático, após o analisador morfológico ter identificado as palavras individualmente. Para isto se utiliza redes neurais.
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Conclusão
As mudanças tecnológicas na forma de gerir os documentos operacionais levam a aumentos de produtividade para a equipe responsável pela manutenção desses documentos. além disso quando aliado aos recentes recursos de Inteligência artificial, permitem uma nova forma de relacionamento com ferramentas avançadas dos EMS. É nesse sentido que estamos trabalhando, ou seja, facilitar o trabalho de manutenção dos documentos operacionais ao mesmo tempo que disponibiliza esses conteúdos para tornar a operação em tempo real ainda mais robusta. O exemplo da avaliação sobre as condições de fechamento de uma LT ou outro equipamento qualquer é somente o início de um árduo trabalho até chegarmos à avaliação situacional do sistema elétrico usando unicamente a inteligência artificial. Esta por sua vez poderá apresentar ao operador de sistemas o resultado de sua análise e relacionar as opções para mitigação de potenciais problemas.
O projeto apresentado pode inspirar soluções semelhantes a serem aplicadas pelos Agentes do Setor Elétrico, visto que todos possuem documentos operativos para dar suporte à operação em Tempo Real. Também está em fase de estudo a possibilidade no futuro do ONS disponibilizar aos Agentes em seu site a consulta a fragmentos dos documentos.