A LÓGICA FUZZY E A EFICÁCIA EM UMA EMPRESA AÉREA- O USO DE UMA … · Em dezembro de 2004 o...

FACULDADE DE ECONOMIA E FINANÇAS IBMEC PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA EM

ADMINISTRAÇÃO E ECONOMIA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO PROFISSIONALIZANTE EM ADMINISTRAÇÃO

AA LLÓÓGGIICCAA FFUUZZZZYY EE AA EEFFIICCÁÁCCIIAA EEMM UUMMAA EEMMPPRREESSAA AAÉÉRREEAA--

OO UUSSOO DDEE UUMMAA NNOOVVAA FFEERRRRAAMMEENNTTAA

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ORIENTADORA: MARIA AUGUSTA SOARES MACHADO

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“A LÓGICA FUZZY E A EFICÁCIA EM UMA EMPRESA AÉREA – O USO DE UMA NOVA FERRAMENTA”

JOSÉ MOUNIR BEZERRA RAHMAN

Dissertação apresentada ao curso de Mestrado Profissionalizante em Administração como requisito parcial para obtenção do Grau de Mestre em Administração. Área de Concentração: Administração Geral

ORIENTADORA: MARIA AUGUSTA SOARES MACHADO

Rio de Janeiro, 17 de abril de 2006.

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A LÓGICA FUZZY E A EFICÁCIA EM UMA EMPRESA AÉREA – O USO DE UMA NOVA FERRAMENTA

JOSÉ MOUNIR BEZERRA RAHMAN

Dissertação apresentada ao curso de Mestrado Profissionalizante em Administração como requisito parcial para obtenção do Grau de Mestre em Administração. Área de Concentração: Administração Geral

Avaliação:

BANCA EXAMINADORA:

_____________________________________________________

Professor Doutor MARIA AUGUSTA SOARES MACHADO (Orientadora) Instituição: FACULDADES IBMEC _____________________________________________________

Professor Doutor EDSON DALTO Instituição: FACULDADES IBMEC _____________________________________________________

Professor Doutor TÉCIO PACITTI Instituição: ACADEMIA NACIONAL DE ENGENHARIA

Rio de Janeiro, 17 de abril de 2006.

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FICHA CATALOGRÁFICA

Entrar em contato com a biblioteca no 14º andar, ou através do e-mail: [email protected]

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO............................................................................................................................................... 24

2 O PROBLEMA ................................................................................................................................................ 26 2.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DO PROBLEMA .......................................................................................26 2.2 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA.......................................................................................................30 2.3 OBJETIVOS...............................................................................................................................................30

2.3.1 OBJETIVO FINAL .......................................................................................................................... 30 2.3.2 OBJETIVOS INTERMEDIÁRIOS ................................................................................................. 30

2.4 RELEVÂNCIA DO ESTUDO ................................................................................................................31 2.5 DELIMITAÇÃ O DO ESTUDO..............................................................................................................31

3 REVISÃO DE LITERATURA.................................................................................................................... 34 3.1 A LÓGICA DIFUSA ................................................................................................................................34 3.2 OS DADOS DE VÔO...............................................................................................................................37

4 METODOLOGIA E AMOSTRA............................................................................................................... 41

5 TESTES E ANÁLISES .................................................................................................................................. 55

6 CONCLUSÃO.................................................................................................................................................. 69

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................................... 71

8 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ............................................................................................................ 72

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LISTA DE TABELAS

TABELA I – Economia anual...................................................................................................................................28 TABELA II – Economia anual .................................................................................................................................28 TABELA III– Apresentação dos dados...................................................................................................................58 TABELA IV - Apresentação dos dados..................................................................................................................59 TABELA V – Resumo estatístico no excel ............................................................................................................66 TABELA VI - Resumo estatístico no excel ...........................................................................................................67 TABELA VII – Resumo da regressão linear..........................................................................................................67

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1- Sistema de inferência fuzzy ............................................................................ 37 Figura 2 – Variáveis de entrada ...................................................................................... 42 Figura 3 – Variável altura ............................................................................................... 43 Figura 4 – Variável risco ................................................................................................ 44 Figura 5 – Variável custo operacional............................................................................ 45 Figura 6 – Variável distância .......................................................................................... 46 Figura 7 – Variável razão de descida.............................................................................. 47 Figura 8 – Regras utilizadas ........................................................................................... 48 Figura 9 – Regras utilizadas ........................................................................................... 48 Figura 10 – Variável eficácia.......................................................................................... 49 Figura 11 – Cálculo da eficácia ...................................................................................... 50 Figura 12 - Cálculo da eficácia ....................................................................................... 51 Figura 13 - Cálculo da eficácia ....................................................................................... 52 Figura 14 - Cálculo da eficácia ....................................................................................... 53 Figura 15 - Índices de acidentes ..................................................................................... 57 Figura 16 – Procedimento de descida ............................................................................. 62 Figura 17 – Visualização do perfil de aproximação ....................................................... 63 Figura 18 – Valores mínimos para aterrisagem.............................................................. 63 Figura 19 – Perfil de aproximação para pouso ............................................................... 64 Figura 20 – Cone de descida........................................................................................... 65

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DEDICATÓRIA

Dedico aos meus quatro filhos, Juliana, Mariana, José Eduardo e Fábio, com a intenção de que possa ser útil, como exemplo de amor ao conhecimento e de preocupação com o bem estar da sociedade. Dedico à minha mãe, artista plástico Vanjour (in memoriam), que em sábios momentos de clarividência soube orientar meus passos e provocar a motivação em busca do conhecimento. Dedico à minha esposa Beatriz, que sempre acreditou na capacidade e com o seu exemplo me inspirei na perseverança da busca pelo conhecimento.

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AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer à minha orientadora Professora Maria Augusta Soares Machado, que

com as suas orientações e dedicação permitiram a conclusão deste trabalho.

Agradeço aos Professores do IBMEC e aos Colegas de mestrado, que participaram da

confecção das idéias e com profissionalismo me orientaram, apontando equívocos e

sugerindo soluções.

E um especial respeito pelo membro externo, Professor Doutor TÉCIO PACITTI, que

pacientemente orientou-me no campo do conhecimento.

Agradeço a Deus, que permitiu a alegria de estar presente na realização desse Momento.

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RESUMO

O propósito deste trabalho é baseado em um estudo sobre a importância da análise dos dados

de vôo de uma aeronave, durante a fase final de uma aproximação para o pouso, e na

implantação desses dados, com a finalidade de determinar a eficácia de uma empresa aérea

nesta etapa do vôo. Foram analisados arquivos contendo dados de vôo de um tipo de

aeronave. Inicialmente, o uso da regressão linear determinou o perfil de vôo da empresa

aérea. As variáveis escolhidas foram analisadas por especialistas que definiram as 1309

regras e posteriormente foram combinadas com os dados provenientes dos registradores de

vôo. Com o uso combinado da lógica Fuzzy pôde-se chegar ao cálculo da eficácia da

empresa aérea. Foram destacadas algumas variáveis como a altura, a distância, a razão de

descida, o risco e o consumo de combustível. A escolha da ferramenta Fuzzy propiciou um

caráter inovador e criativo no âmbito de um mercado singular que é o da aviação.

Palavras Chave: Lógica Fuzzy, Eficácia, Empresa Aérea.

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ABSTRACT

The intention of this study is based on the importance of the data analysis an aircraft

flight, during the final phase of an approach for landing, and in the implementation of these

data, with the purpose to determine the efficacy of an airline. Initially, was use of the linear

regression determining the airline profile of flight. The chosen variable had been analyzed

by specialists who had defined the 1309 rules and later had been combined with the data

proceeding from the flight recorders. With the use of the Fuzzy logic it was able to calcula te

the airline efficacy. Some variable had been chosen as the height, distance, descent velocity,

risk and fuel consumption. The choice of the Fuzzy tool box propitiated an innovative and

creative quality in the scope of a singular area.

Key Words: Fuzzy Logic, Efficacy, Airline.

Dissertação de Mestrado

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1 INTRODUÇÃO

Até pouco tempo atrás, as empresas aéreas dedicavam todas as suas forças

para a ampliação de suas linhas aéreas, sem se importarem muito com os efeitos

negativos, decorrentes de um acidente aeronáutico com as suas aeronaves. Os

acidentes eram investigados e, pouco se concluía em relação aos fatores que levaram

àquele sinistro. Com o advento dos vôos internacionais, os acidentes passaram a ser

uma preocupação a mais. As convenções internacionais faziam com que as

responsabilidades fossem apuradas, dentro do que era possível ser investigado, não

obstante as dificuldades culturais. O governo, com a intenção de estimular o

desenvolvimento do país, subsidiava, no que podia, as empresas aéreas. Quando da

ocorrência de um acidente aeronáutico, os custos eram imputados às empresas que,

por sua vez, se apoiavam em suas apólices de seguro.

Os tempos modernos trouxeram à tona algumas peculiaridades, até então

exclusivas dos envolvidos em um acidente aeronáutico. Algumas perguntas eram

propostas, tais como: Quem vai indenizar a aeronave acidentada? Quem vai

investigar o acidente? Quem vai indenizar os familiares das vítimas, entre outras. As

empresas aéreas acordaram então, para a prevenção dos acidentes aeronáuticos. Os

custos dos acidentes aeronáuticos, mesmo amortizado pelas empresas seguradoras,

não trazem vantagem para a empresa aérea. O enfoque de preve nção é um enfoque

inteligente, mas que não apresenta resultado aparente e é comumente renegado. A

prevenção de acidentes aeronáuticos está ligada à segurança de vôo no sentido de

que, um acidente sempre pode ser evitado, conseqüentemente os custos decorrentes

também. O assunto segurança de vôo é um tema amplo e que se desenvolve

mundialmente a cada dia em que se pretende gerir uma empresa aérea. A gestão de


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ix

uma empresa aérea implica em mobiliar as pessoas certas, com funções definidas e

que sejam essenciais para o desenvolvimento da empresa.

O Acidente Aeronáutico tem por origem uma seqüência de eventos chamados

de fatores contribuintes, que se somam até tornarem o processo irreversível. Esses

fatores também são conhecidos como Fator Material, Humano e Operacional.

A análise correta, desses fatores contribuintes, leva a uma conclusão que,

implica em uma série de recomendações práticas e exeqüíveis visando à prevenção,

para que outros acidentes aeronáuticos não ocorram.

Uma ferramenta importante na investigação do acidente é a leitura dos

gravadores de vôo. Conhecido como “caixa preta”, possui informações gravadas de

um vôo de uma aeronave, por um período determinado, aproximadamente 25 horas.

Os gravadores de vôo possuem informações de voz oriundas da cabine de comando e

as trocadas entre os tripulantes, quando fazem uso de microfones. Tais informações

auxiliam na busca de saber o que poderia estar ocorrendo com a aeronave e com os

tripulantes. Os gravadores de vôo possuem um grande número de informações e

continuam sendo utilizados em certas categorias de aeronaves.

Com o passar do tempo verificou-se que mais informações, além das

constantes da caixa preta, deveriam ser gravadas, visando ao auxilio na investigação

de acidentes, bem como na prevenção. A mentalidade de Prevenção de Acidentes,

quando colocada em prática, faz com que tenhamos uma redução de custos materiais

e, obviamente, a preservação de vidas humanas.


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ix

Atualmente, os diversos e sofisticados sistemas eletrônicos instalados em

modernas aeronaves comerciais possuem dados, que lidos e copiados em discos

ópticos permitem a sua análise de uma forma rápida. A implementação do programa

trouxe consideráveis resultados, indicando uma redução nos índices de acidentes nos

EUA. Em dezembro de 2004 o Departamento de Aviação Civil do Brasil, emitiu uma

instrução normativa, determinando a implantação de um programa de monitoramento

nas empresas aéreas de dados até o mês de janeiro de 2006.

A implementação desse programa irá criar uma nova visão no cenário da

aviação brasileira. A definição e o acompanhamento de parâmetros que propiciem e

facilitem a prevenção e a investigação de acidentes irá incidir diretamente na saúde

financeira da empresa aérea, podendo determinar a sua sobrevida no mercado.

2 O PROBLEMA 2.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DO PROBLEMA

A garantia de qualidade operacional do vôo (FOQA) se originou com o uso,

pelas aeronaves, de gravadores (registradores) de dados do vôo, conforme a

exigência da administração civil da aeronáutica em 1958, nos EUA. Inicialmente, os

registradores de dados gravavam os parâmetros de tempo, de velocidade

aerodinâmica, de direção magnética, de altura, de aceleração vertical, e de

transmissão de rádio. Esses dados gravados constituíam uma ferramenta valiosa na

investigação dos fatos que antecedem aos acidentes. O programa de qualidade

detecta condições inseguras, com o fito de, em uma intervenção prematura, atuar em

tempo hábil na prevenção de acidentes.


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Em 1960, destacando a importância do monitoramento dos dados, a empresa

aérea British Airways lançou um programa de acompanhamento de dados de vôo.

Em um estudo elaborado em 1992, pelo Federal Aviation Administration (FAA), a

Flight Safety Foundation estabeleceu um programa de obtenção e de analise dos

dados gravados em vôo, objetivando a melhoria da performance de vôo das

tripulações, dos treinamentos das empresas aéreas e dos procedimentos operacionais.

Incluem-se nesse programa ainda, a análise dos procedimentos de controle de tráfego

aéreo, de manutenção e de design de aeroportos e de procedimentos operacionais das

aeronaves.

O programa, implantado na Britsh Airways, foi a semente de uma moderna

visão de prevenção de acidentes e de redução de custos, em uma empresa aérea, com

o uso da análise de dados dos vôos. Essa iniciativa foi seguida por diversas empresas

aéreas, distribuídas ao redor do mundo.

Em 1997, a agência espacial americana NASA (National Aeronautics and

Space Administration) recebeu recursos financeiros na ordem de US$ 2.9 milhões

com a finalidade de desenvolver um Sistema de Medição do Desempenho da

Aviação. O objetivo desse sistema é desenvolver as ferramentas e as metodologias

para permitir que as grandes quantidades de dados de vôo sejam processadas de

maneira automatizada. Os dados de vôo podem ser convertidos em informação útil

no suporte do sistema do transporte aéreo.

De acordo com as estimativas do FAA (Federal Aviation Administration),

órgão ligado à agência de transporte norte-americano a aplicação do FOQA, pelas


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ix

empresas aéreas, resultaria em significativas economias anuais (em dólares),

conforme demonstrado nas tabelas I e II.

TABELA I – Economia anual

15 Aeronaves 50 Aeronaves 100 Aeronaves

Economia de Combustível $145,800 $486,000 $972,000

Economia com manutenção de Motores

300,000 1,000,000 2,000,000

Redução de custos com Acidentes 49,500 165,000 330,000

TABELA II – Economia anual 15 Aeronaves 50 Aeronaves 100 Aeronaves

Total de

Custos Anual

$483,500 $759,000 $1,267,000

Total de Economia Anual 495,300 1.651,000 3,302,000

Economia anual líquida

$11,800 $892,000 $2,035,000

Conforme o United States General Accounting Office (GAO), o estudo do

custo X benefício estima que as empresas aéreas reduzam as suas despesas com o

combustível e a manutenção, bem como, reduzam o número dos acidentes ao longo

do tempo, evitando os seus custos associados. Os programas de FOQA, durante a

análise os dados adicionais, dos sistemas da aeronave e das condições do motor, as

Fonte: Federal Aviation Administration

Fonte: Federal Aviation Administration


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ix

linhas aéreas podem conseguir reduzir o consumo de combustível e evitar uma

manutenção desnecessária do motor. Embora mais difícil para quantificar e

relacionar-se diretamente a um programa de FOQA, a melhoria da segurança deve

resultar em custos mais baixos, em conseqüência dos acidentes evitados e reduzir os

valores dos prêmios de seguro.

As tabelas I e II representam as economias anuais estimadas para frotas com

15, 50, e 100 aeronaves. As economias de combustível e do motor são baseadas em

estimativas de uma redução 0.5% no consumo de combustível e de uma redução 1%

em custos de manutenção do motor. A economia em segurança de vôo é baseada em

uma redução de 1% hipotética nos custos anuais incorridos dos acidentes. O FAA

baseou o seu cálculo em uma taxa atual considerando a perda de 2 aeronaves por

milhão de decolagens e em um custo de US$150 milhões para cada perda.

A implantação do FOQA no transporte aéreo brasileiro está prevista para o

início do ano de 2006, conforme uma determinação do Departamento de Aviação

Civil (DAC). Um número reduzido de empresas aéreas brasileiras iniciou o processo

da aquisição de equipamentos e de contração de pessoal especializado. Apesar de

uma vasta divulgação sobre o assunto nos EUA, percebe-se uma assimetria de

informação no Brasil, referente aos benefícios advindos do uso dessa ferramenta,

bem como a forma de sua utilização.


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2.2 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA

Como implantar um sistema de acompanhamento e de análise de dados de

vôo em uma empresa aérea, visando a sua eficácia?

2.3 OBJETIVOS 2.3.1 Objetivo Final

O objetivo principal do trabalho é descrever, por meios de modelos

matemáticos, os passos de uma implantação de um sistema de acompanhamento e de

análise de dados de vôo em uma empresa aérea visando a sua eficácia.

2.3.2 Objetivos Intermediários

Têm-se como objetivos intermediários:

• Desenvolver um sistema em que identifique o envelope de vôo (perfil)

estabelecido por uma empresa aérea.

• Testar a utilização e a eficiência dos dados de vôo disponíveis na criação de um

modelo matemático.

• Verificar a hipótese de que quando auxiliada por modelos matemáticos, a

empresa aérea consegue avaliar os diferentes cenários apresentados pelos vôos

das aeronaves e, com isso, reduzir os custos com as operações aéreas, reorientar

os processos de treinamento, o programa de segurança de vôo e os procedimentos

da área operacional.


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2.4 RELEVÂNCIA DO ESTUDO

Este estudo será útil aos professores, aos alunos, aos profissionais do setor

aeronáutico e aos empresários do setor de aviação, que desejam saber, constatar ou

confirmar os efeitos do sistema de acompanhamento e análise de dados de vôo em

uma empresa aérea. Para empresas ligadas à fabricação e ao desenvolvimento de

“software” e de equipamentos embarcados em aeronave, que poderão ter uma fonte a

mais nos requisitos e na produção de seus produtos.

Sendo relevante ainda na identificação dos pontos positivos e negativos, na

visão de estudantes e professores, a respeito do uso de modelos matemáticos na

atividade de ensino. Dessa forma, podem-se montar estratégias efetivas visando ao

desenvolvimento de sistemas eficazes com o enfoque educacional.

2.5 DELIMITAÇÃO DO ESTUDO

A aplicação do sistema é múltipla, podendo atuar em diversos domínios tais

como: cálculo, técnicas de vôo, física, manutenção, administração, tecnologia da

informação, treinamento em geral, enfim, um amplo universo.

Os dados foram analisados inicialmente, de forma a se identificar o padrão

de vôo de uma Empresa Aérea. No período em que os vôos foram realizados alguns

requisitos básicos foram respeitados, como apresentados a seguir:


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A qualificação da tripulação representou uma parcela do conjunto de pilotos

da Empresa Aérea, em que a habilidade dos pilotos era a requerida para efetuar o vôo

nas condições reinantes.

Os dados analisados corresponderam a vôos efetuados em um período

estabelecido onde transcorreram sem que alguma anormalidade ou irregularidade

fosse verificada.

Os perfis de vôo analisados foram os estabelecidos pelas regras de tráfego

aéreo vigentes e pelas rotinas preconizadas pela empresa aérea.

O peso de decolagem da aeronave não teve influência significativa no

consumo de combustível no trecho analisado.

A altitude considerada foi apresentada em pés (ft).

O consumo de combustível foi apresentado em libras/hora por cada motor, a

aeronave opera com dois motores.

A velocidade foi apresentada em milhas/hora (kt).

As seleções, para a análise, das alturas iniciais e finais obedeceram ao

mesmo critério para todas as planilhas. A quantidade de linhas analisadas, nas

planilhas, relativas às alturas voadas pela aeronave e ao consumo de combustível,

foram as mesmas para cada vôo. A altura inicial selecionada representa a primeira


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ix

informação de “FINAL APPROACH”, obtida pela leitura e registrada no gravador

de vôo. A altura mais baixa selecionada é a altura registrada, a ma is próxima da

pista, utilizada para a análise, onde a aeronave efetuou o pouso.

Todas as aproximações para pouso analisadas se referem à mesma pista de

pouso. As aproximações não rotineiras foram excluídas da análise.

O sistema a ser desenvolvido estará no domínio da programação linear e da

lógica difusa (Fuzzy Logic). Pela facilidade em se obter os dados reais de operação

das aeronaves de uma empresa aérea o sistema poderá ser testado, como por

exemplo, por alunos das faculdades IBMEC que cursam as disciplinas de Métodos

Quantitativos, Inteligência Artificial, Data Mining e Pesquisa Operacional.


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3 REVISÃO DE LITERATURA

A revisão de literatura apresentada abrange os dois temas que sustentam a

pesquisa desse estudo. O primeiro, apresenta a lógica difusa como uma ferramenta

para a modelagem realista e flexível de sistemas. Em seguida, é apresentada a

utilidade dos dados de vôo e a sua relação com o custo operacional resultando a

eficácia de uma empresa aérea.

Essa revisão compõe o conjunto de idéias que contempla e respalda os

métodos apresentados nessa pesquisa.

3.1 A LÓGICA DIFUSA

Hime Aguiar (1999) destaca que a lógica difusa é um conjunto de métodos

baseados no conceito de conjunto difuso (Fuzzy set) e de operações difusas, que

possibilita o modelamento realista e flexível de sistemas.

Acrescenta ainda, que o aspecto mais notável dessa metodologia é a

possibilidade de se capturar, em um modelo matemático, conceitos intuitivos, como

graus de satisfação, conforto, adequação, etc. O conjunto difuso é a distribuição de

possibilidades, a teoria é formulada por meio de conceitos da teoria dos conjuntos de

Cantor e se mostra como importante ferramenta no tratamento de sistemas

estocásticos, aliada ao conhecimento já estabelecido nos modelos estatísticos.

Ricardo Tanscheit em Conceitos Fundamentais da Teoria de Conjuntos

Fuzzy (1995) comenta que na década de 60, Zadeh proporcionou mais uma


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ix

ferramenta, formalizou a Teoria de Conjuntos Fuzzy, que visava ao tratamento de

informações de caráter impreciso ou vago. Acrescenta que a Lógica Fuzzy foi

construída a partir dos conceitos já estabelecidos da lógica clássica, operadores

foram definidos, à semelhança dos tradicionalmente utilizados, e outros foram

introduzidos ao longo do tempo, muitas vezes por necessidades de caráter

eminentemente prático.

Leonardo Pontes dos Reis, (2003), descreve as terminologias e definições

básicas. Se X é uma coleção de objetos denotados genericamente por x, então um

conjunto Fuzzy A em X é definido como um conjunto de pares ordenados: A= {(x,

µ(x)) | x ? X} onde µ(x) é chamada de função pertinência ou MF (membership

function) para o conjunto Fuzzy. A MF mapeia cada elemento de X para um grau de

pertinência (ou valor de pertinência) entre 0 e 1.

O suporte de um conjunto Fuzzy A é o conjunto de todos os pontos x em X

tal que µ(x)>0. A especialidade de um conjunto Fuzzy A é o conjunto de todos os

pontos x em X tal que µ(x)=1. Um conjunto Fuzzy é normal se sua especialidade é

não-vazia. Em outras palavras, pode-se sempre encontrar um ponto x ? X tal que

µ(x) =1.

Um conjunto Fuzzy é completamente caracterizado pela sua MF. Uma

maneira concisa e eficiente de definir uma MF é expressá-la matematicamente, em

vez de listar todos os pares que a definem. Nesse estudo é utilizado a MF Gaussianas,

que é especificada por dois parâmetros {c, s}: gaussiana (x; c; s ) = e .


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ix

As regras podem ser fornecidas por especialistas, em forma de sentenças

lingüísticas, e se constituem em um aspecto fundamental no desempenho de um

sistema de inferência Fuzzy. Novamente, tomando o exemplo de um controlador

Fuzzy, este só terá um bom desempenho se as regras que definem a estratégia de

controle forem consistentes, complementa Leonardo Pontes.

Facilitando a compreensão, Ricardo Tanscheit (1995) comenta que o

sistema de inferência Fuzzy pode ser mostrado conforme a Figura 1.


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Figura 1- Sistema de inferência fuzzy

Fonte: Conceitos Fundamentais da Teoria de Conjuntos Fuzzy

3.2 OS DADOS DE VÔO

A administração dos dados, pertinentes às aeronaves, implica em várias

condições e que devem ser rigorosamente observadas pelas partes envolvidas. Robert

L. Helmreich (1998), destacou, que antes mesmo da organização instituir uma

cultura de “ safety ”, a gerência da empresa deve observar se está preparada para

tomar as ações necessárias, incluindo as de custo elevado. Complementa Robert,

relacionando algumas condições básicas a serem seguidas pela empresa para que se

alcance o sucesso, são elas:

• A Confiança.

• Política de não punição na procura do erro.


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• Compromisso de tomar ações para reduzir condições que induzam ao erro.

• Diagnósticos de dados que mostrem as deficiências e os tipos de erros

ocorridos.

• Treinamento de Crew Resource Management (CRM).

• Treinamento para os instrutores visando identificação de deficiências.

“... Durante os comentários sobre as condições acima o professor destaca,

que diferentes tipos de dados tem sido identificados como informações críticas para

o que se entende como um vôo operacional e com segurança. Ressalta-se que os

dados pertinentes ao FOQA ( Flight Operations Quality Assurance - Garantia da

Qualidade nas Operações Aéreas) são de extremo valor para a prevenção.

Naturalmente, as limitações da ferramenta do programa de monitoramento de dados

podem ser complementadas por meio do Programa de Prevenção de Acidentes

Aeronáuticos (PPAA) da empresa, de vistorias externas e internas e dos relatórios

de ocorrências...” (Mounir, 2005)

A Instrução de Aviação Civil que dispõe sobre a utilização de Programas de

Acompanhamento e Análise de Dados de Vôo no Brasil comenta,

“... Que desde a metade dos anos 1940, a taxa de acidentes no transporte

aéreo público vem apresentando significativo decréscimo. Tal decréscimo é devido,

em parte, à prática da indústria de transporte aéreo de descobrir, entender e


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ix

eliminar os fatores que levam a acidentes. Por muitos anos a indústria e as

autoridades aeronáuticas vêm usando as informações obtidas de gravadores de

dados de vôo analógicos (FDR) e digitais (DFDR) para identificar as causas de

acidentes e tentar, sistematicamente, eliminar tais causas...” (IAC, 2004, p.V)

O FAA enfatiza por meio de uma circular que:

“... Custos e benefícios a percorrer. Justificar o investimento em um

programa de FOQA é uma tarefa contínua. Os custos iniciais da aquisição têm

retorno direto, como de todos os setores de uma empresa os custos são identificados.

Seguir os benefícios menos tangíveis é muito mais difícil. Os benefícios de um

programa, das economias conseguidas e dos custos de FOQA, são espalhados

através de muitos departamentos. O departamento de segurança é um beneficiário

óbvio. O departamento do treinamento beneficia-se de um treinamento mais eficaz O

departamento da manutenção beneficia-se de FOQA por causa do monitoramento e

dos problemas da manutenção, disponibilizando os dados para a pesquisa de

defeitos oportunamente. Isto pode resultar em poucas mudanças componentes não

programadas, em procedimentos de manutenção preventiva melhores, e reduzidas

quantidades de peças em estoque, reduzindo o capital imobilizado para reposição...”

(AC No: 120-82, 2004, p.18, Tradução Livre).

O FAA enfatiza por meio de uma circular que:


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“... Esta circular consultiva (C. A.) fornece a orientação, mas não é

necessariamente o único meio, de desenvolver, de executar, e de operar um

programa operacional da garantia de qualidade do vôo voluntário (FOQA) que seja

aceitável à administração federal da aviação (FAA)...” (AC No: 120-82, 2004, p.1,

Tradução Livre).

A página eletrônica da Intelog (2005) ressaltou que:

“Os sindicatos e associações que representam o setor de aviação estão

pedindo mudança na política de preços do querosene. Responsável por 30% do custo

operacional das empresas, o combustível foi reajustado em 27,6% somente este ano.

Os aumentos são definidos pela Petrobras a cada 15 dias. Desde 1999, o querosene

foi reajustado em 896,9%, enquanto a gasolina subiu 267%, o óleo diesel 426,8% e

o gás de cozinha, 442%. Assim não temos mesmo como a Varig se salvar.”

A Associação de Transporte Aéreo norte-americana (ATA), na página

eletrônica do dia 14 de novembro de 2005 quantificou, de uma maneira geral, os

gastos envolvidos em combustível (galão), no custo operacional de uma empresa

aérea, estes custos se situam em 21,9%, sendo superado apenas pelos trabalhistas,

que é da ordem de 26%. John Heimlich, vice-presidente e economista chefe da ATA,

destaca que as ações, entre outras, a serem tomadas pelas empresas aéreas, a fim de

melhorarem a sua eficiência com o consumo de combustível, estão em planejar o seu

plano de vôo para consumir menos combustível e voarem em uma altitude de

cruzeiro alta e estabelecer uma descida curta e contínua.


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ix

Finalizando, o DAC por meio de uma Portaria decidiu que:

“Considerando que a OACI passou a requerer um sistema de

acompanhamento de dados de vôo (Flight Data Monitoring – FDM) a partir de

janeiro de 2005, O DAC decidiu dar inicio à implantação desse sistema a partir do

início de 2005, devendo estar em pleno funcionamento em janeiro de 2006, como

estabelecido no RBHA 119, seção 119.74.” (IAC, 2004, p.V.).

4 METODOLOGIA E AMOSTRA

A metodologia é de natureza quantitativa, baseada no levantamento real do

monitoramento de dados dos vôos das aeronaves realizados por uma empresa aérea

brasileira.

O modelo desenvolvido baseado na lógica Fuzzy apresenta na sua

composição um conjunto de regras, variáveis lingüísticas, funções de pertinência,

método de defuzzificação, agregação e implicação. O sistema de inferência Fuzzy

(FIS) escolhido foi o do tipo Mandani. Utilizou-se a toolbox Fuzzy logic do

MATLAB. Esta ferramenta dispõe de diversos gráficos úteis para uma boa

compreensão do assunto, os quais estão apresentados, resumidamente, nas figuras a

seguir.

A Figura 2 apresenta as variáveis de entrada definidas como sendo a altura,

o risco, o custo de combustível (custo operacional), a distância para a cabeceira da

pista e a razão de descida empregada pela aeronave.


42

ix

Figura 2 – Variáveis de entrada

A Figura 3 até a Figura 7 apresentam isoladamente as MF de cada variável

selecionada.

Portanto, as variáveis de entrada definidas a serem tratadas com o uso do

sistema de inferência Fuzzy são:

Altura, definida como: a altura em que a aeronave se encontra durante a fase

de aproximação para o pouso denominada como Alto, Médio, Baixo e Muito Baixo.

A altura inicial é de 3600 pés e a altura para o pouso é de 2600 pés (Figura 3).


43

ix

Figura 3 – Variável altura


44

ix

Risco, definido como: a situação em que a aeronave se encontra levando em

consideração o perfil de vôo, a altura e a distância. Foi denominado como Alto,

Sério, Médio e Baixo. A variação denominada abrangeu de 100% a 0 (zero) %

(Figura 4).

Figura 4 – Variável risco


45

ix

Custo Operacional, definido como: a interferência do consumo de

combustível em cada altura voada e denominado como Muito Reduzido, Reduzido,

Previsto, Alto, Muito Alto. A variação denominada abrangeu de 100% a 0 (zero) %,

sendo que o previsto se localiza em 50% (Figura 5).

Figura 5 – Variável custo operacional


46

ix

Distância, definida como: a distância em que a aeronave se encontra em

relação à pista de pouso, denominada como Longo, Afastado, Visual, Próximo e

Toque. A distância reduz de 3 milhas náuticas até zero - pista de pouso (Figura 6).

Figura 6 – Variável distância


47

ix

Razão de Descida, definida como: a razão em pés/minutos empregada pela

aeronave, denominada como Muito Alta, Alta, Normal, Baixa, Muito Baixa. A razão

varia de 1150 pés/min até 350 pés/min (Figura 7).

Figura 7 – Variável razão de descida


48

ix

Em seguida são apresentadas as Figuras 8 e 9 que mostram resumidamente

as regras utilizadas. A seleção inicial de regras apontou para um número inicial de

2000, mas após a análise individual da pertinência, algumas regras foram descartadas

e a quantidade a ser utilizada reduziu-se para 1309.

Figura 8 – Regras utilizadas

Figura 9 – Regras utilizadas


49

ix

A variável de saída para o sistema foi denominada de Eficácia e foi definida

em percentagem, sendo que cresce com a graduação de 0 (zero) % Muito Ruim,

Ruim, Muito Baixa, Baixa e Esperada com 100% (Figura 10).

Figura 10 – Variável eficácia


50

ix

As Figuras 11, 12, 13 e 14 exemplificam o panorama final com valores

aleatórios das variáveis de entrada resultando em uma eficácia.

Figura 11 – Cálculo da eficácia


51

ix

Figura 12 - Cálculo da eficácia


52

ix



53

ix


Dentre os diferentes enfoques para indicar o termo eficácia em uma empresa

aérea verifica-se que o custo do combustível contribui com uma parcela significativa.

Não obstante a existência de um custo de combustível, a possibilidade da ocorrência

de um acidente aeronáutico também contribui. Ao se considerar os diversos dados de

vôo da aeronave, disponíveis para consulta, observa-se que o perfil desenvolvido

pela aeronave durante o vôo contribui para a análise de risco e aponta para a eficácia

na empresa aérea. A seleção do subconjunto de indicadores, na elaboração deste

modelo, contou com a participação de especialistas que permeou a pesquisa da

literatura pertinente à área de administração e de ciências aeronáuticas.


54

ix

O procedimento deste modelo Fuzzy consiste em calcular o grau de

pertinência em todos os conjuntos Fuzzy das variáveis de entrada, a partir das

entradas correspondentes a cada dado obtido após a leitura dos gravadores de vôo da

aeronave. Após isto, o indicador de eficácia da empresa aérea é determinado pelo

processo de inferência Fuzzy, o qual utiliza o conjunto de regras estabelecido e

posterior defuzzificação da saída Fuzzy. O método de defuzzificação proposto foi o

centro de gravidade.

A amostra é composta de dados oriundos da fase final de descida de uma

aeronave, quando em configuração para o pouso. Esses dados constituem um

conjunto de informações essenciais a formar um perfil que caracteriza um padrão de

vôo de uma específica empresa aérea.

No relatório de monitoramento dos dados de vôo foram contemplados os

seguintes parâmetros:

• Razão de descida da aeronave expressa em pés por minuto.

• O consumo de combustível dos motores da aeronave.

• A altura da aeronave durante a fase de descida.

• A distância da aeronave relativa à pista de pouso.

Por razões de confidencialidade não serão apresentados o nome da empresa

aérea, o tipo da aeronave utilizada e a data em que os vôos foram realizados. As

informações obtidas e utilizadas, nesse trabalho, visam a atender os objetivos

acadêmicos.


55

ix

Os dados amostrais apresentados em planilhas “Excel”, totalizando um

número de 150 arquivos, apresentam a fase final de vôo, tecnicamente, chamada de

“Final Approach”, conforme exemplificado nas TABELAS 3 e 4 (páginas 52 e 53).

5 TESTES E ANÁLISES

O caminho escolhido para atingir o objetivo proposto começou pela

utilização dos dados reais da amostra. Sendo esta considerada significativa, o

primeiro passo foi estabelecer o padrão de vôo que a empresa aérea estava operando.

Cabe ressaltar, que nesse momento não existe a preocupação em definir se o padrão é

eficaz ou não. O fato é que esse foi o padrão realizado e adotado pela empresa aérea.

O padrão de vôo da empresa aérea pode ser identificado de diferentes

formas. O desenvolvimento se baseou nos dados da amostra para desenvolver um

conceito. O conceito proposto englobou fatores de análises da fase de vôo, da altura,

da razão de descida, da distância em relação à pista de pouso, do risco e do custo

operacional envolvidos na fase. A participação desses fatores irá influenciar e

apontar para a eficácia da empresa aérea.

Uma vez desenvolvido o conceito de que é possível utilizar os dados

procedentes dos registradores de vôo e com eles influenciar na eficácia da empresa

aérea, o objetivo estará atingido.


56

ix

Ao observar o perfil de uma aeronave, na aproximação para pouso, constata-

se que estão presentes nessa fase de vôo, com relação ao padrão estabelecido pela

empresa aérea, pequenas variações de altura, razão de descida, velocidade e

conseqüentemente, de consumo de combustível da aeronave. Essas variações,

oriundas de distração ou falta de experiência entre outras, podem resultar em uma

catástrofe para a Empresa Aérea, exemplificado no texto relatado no Flight Safety

Digest (p.11,1997), a seguir: Em 20 de dezembro de 1995, uma aeronave da

American Airlines se acidentou. Durante uma aproximação de descida para pouso na

cidade de Cali, na Colômbia, a tripulação programou no computador de bordo da

aeronave um sobrevôo em uma determinada posição, sendo que selecionou as

coordenadas erradas e a aeronave desceu para uma altura não prevista, em uma área

onde existiam obstáculos com risco de colisão. Apesar do sistema de aviso de

proximidade com o solo (GPWS - Ground Proximity Warning System) da aeronave

ter alertado o risco de colisão, a tripulação falhou na manobra de evitar a colisão com

o solo. Os Pilotos, comissários e 151 passage iros faleceram e apenas quatro

passageiros sobreviveram.

A fase final para o pouso é apontada, conforme a Flight Safety Digest

(p.8,1997), apresentada na Figura 15, como sendo a fase que incorpora o maior

índice de acidentes, atingindo um valor de 22,9%, que corresponde a 3% do total de

horas do total de vôo. Apesar do pouco tempo de vôo exposto ao risco, essa fase

torna-se um componente importante na análise da eficácia da Empresa Aérea.

Portanto, está presente assim uma relação muito forte entre o perfil de vôo adotado e

o risco exposto de um acidente com a aeronave.


57

ix

Figura 15 - Índices de acidentes

Naturalmente, as condições ambientais exercem um fator adicional na

avaliação do risco na fase final do vôo. Esse fator adiciona l não faz parte do escopo

desse estudo.

Inicialmente, os dados amostrais disponíveis foram analisados utilizando

dois programas, o “Excel” e o “SPSS”. Essa fase da análise objetivou em analisar as

informações pertinentes à altura e as de consumo de combustível, na fase de “Final

Approach”. Os dados foram tratados e disponibilizados de forma a se obter uma

compatibilidade de uso com os dois programas. Foram inseridos em colunas

distintas, sendo que para o consumo de combustível foi criada uma terceira coluna,

que representou a soma do combustível naquele momento conforme a exemplo da

TABELA III. O número de linhas somou 6283 que se apresenta de forma resumida

na TABELA IV.

Fonte: Flight Safety Digest


58

ix

TABELA III– Apresentação dos dados


59

ix

TABELA IV - Apresentação dos dados

O principal foco dessa análise é estabelecer uma função em que se definirá

um padrão de vôo da Empresa Aérea durante essa fase de vôo. Esse padrão de vôo

encontrado irá compor as informações de razão de descida, de distância em relação à

pista de pouso, de custo operacional e de risco, que consolidados, apontarão para a

eficácia da Empresa Aérea identificando os pontos de controle.

A opção escolhida, após o tratamento dos dados, foi o uso de uma regressão

linear que determina também a margem de tolerância representada pelo grau de

confiança, que as aeronaves poderiam voar com o custo e o risco planejados (limites


60

ix

superior e inferior de altura, bem como o consumo de combustível). A tolerância se

faz importante na medida em que o cus to e o risco estabelecidos seriam identificados

em seus limites como fatores de planejamento.

No caso da prevenção de acidentes aeronáuticos o limite deve ser evitado.

Uma análise, pelo setor adequado da Empresa Aérea (comumente pelo setor de

gerenciamento da segurança de vôo), deverá ser realizada quando a tendência de se

aproximar dele é identificada. A tolerância sendo atingida ou ultrapassada, além de

representar um consumo adicional de combustível, pode representar uma situação de

vôo insegura reduzindo a eficácia da empresa aérea.

A fase de vôo analisada impõe que a aeronave se encontre próximo ao solo

(aproximadamente a 330 metros de altura) e descendo com uma configuração de

pouso estabilizada (trem de pouso e “flaps” baixados). Caso a tolerância seja

ultrapassada, a tripulação, visando à manutenção da segurança de vôo, irá optar por

um cancelamento do pouso. Procederá a uma mudança na configuração da aeronave

e, iniciando uma subida (arremetida), executará um novo procedimento de descida,

para a realização do pouso ou a alteração de destino. Essa condição expõe a aeronave

a um risco maior do que o planejado. A Flight Safety Foundation, em agosto de

2000, ressalta que as falhas dos tripulantes na fase de aproximação e de arremetida,

em uma aproximação não estabilizada para o pouso, representaram 74% dos

incidentes graves entre 1984 a 1997, na aviação mundial.

Para um entendimento melhor da fase de aproximação de uma aeronave

para pouso é importante a explicação de alguns procedimentos que funcionam como


61

ix

auxílio à aproximação por instrumentos. Conforme o Departamento de Controle do

Espaço Aéreo (2002), o sistema de aproximação de precisão por instrumentos que

proporciona à aeronave, equipada com o correspondente instrumento de bordo,

orientação segura de alinhamento e ângulo de descida, quando na aproximação para

o pouso, normalmente é constituído pelos seguintes componentes expressos em um

procedimento de descida, conforme apresentado na Figura 16:


62

ix

Figura 16 – Procedimento de descida

Fonte: Departamento de Controle do Espaço Aéreo


63

ix

As figuras 17 e 18 a seguir, auxiliam na visualização e no entendimento quando de

uma aeronave na fase final para o pouso.

Figura 17 – Visualização do perfil de aproximação

Figura 18 – Valores mínimos para aterrisagem


64

ix

Fonte: Departamento de Controle do Espaço Aéreo Figura 19 – Perfil de aproximação para pouso

Fonte: Departamento de Controle do Espaço Aéreo

A Figura 19 indica um exemplo, destacando o marcador externo (LOM) e o

marcador médio (LMM). Esses marcadores auxiliam a tripulação de forma que a

aeronave ao sobrevoá- los indique a que distância e altura devam estar naquele

momento. A garantia de uma aproximação correta se dá com o cumprimento desse

procedimento de descida, divulgado pelos órgãos responsáveis pela navegação aérea

de cada país, de conhecimento internacional. O procedimento de descida contém as

informações necessárias para uma aproximação segura e livre de obstáculos.


65

ix

A aeronave, durante a fase de aproximação para pouso (“Final Approach”),

deve se manter em uma área (cone) que é conhecida e pré-estabelecida Figura 20. O

vôo deve prosseguir nesse cone até o momento em que a tripulação, com segurança,

estabeleça um contato visual com a pista de pouso e seja capaz de prosseguir sem o

auxílio dos instrumentos de navegação da aeronave, que recebem as informações

provenientes de equipamentos instalados em terra.

Figura 20 – Cone de descida

Naturalmente, quando a aeronave ultrapassa o limite superior significa um

consumo de combustível maior e como relação direta o custo da hora de vôo

aumenta. O vôo realizado abaixo do limite inferior também pode significar um

consumo de combustível maior e o risco de um acidente aumenta, pois a aeronave

poderá estar muito próxima de uma colisão com o solo.


66

ix

As análises dos dados realizadas no “Excel” apontaram para as seguintes

informações, conforme as TABELA V e VI:

TABELA V – Resumo estatístico no excel


67

ix

TABELA VI - Resumo estatístico no excel

Desses resultados observa-se na TABELA VII que:

TABELA VII – Resumo da regressão linear

R

Quadrado

Fator de

Significação

Valor P -

Interseção

Variável

X

Grau de

Confiança

Interseção

0,052 3,46E-74 ZERO 3,46E-74 95% Inferior-

3391,64

.................. .................... .................. ............. ...................... Superior-

3465,76


68

ix

Ao se considerar que o foco é a determinação de uma função que possa

representar o padrão de vôo da empresa aérea, pode-se entender que as informações

obtidas são coerentes e atendem ao objetivo. Portanto, a resultante é:

Com o objetivo de validar a proposta foi utilizado um espaço amostral não

pertencente ao anterior e aplicado ao modelo Fuzzy. As informações foram

consistentes conforme as Figuras 13 e 14 (páginas 43 e 44).

Y= -0,1566X + 3428,7


69

ix

6 CONCLUSÃO

O progresso da humanidade não teria sentido se o seu bem-estar não fosse

um objetivo dos pesquisadores. Os dados de vôo de uma aeronave quando

analisados, promovem a possibilidade de fornecer um avanço no campo da

administração da empresa aérea e no da segurança de vôo e, por conseguinte o

desenvolvimento da população.

O desempenho comercial de uma empresa aérea implica na sua

sobrevivência no mercado da aviação regional, nacional ou internacional. A

definição e a análise do perfil de vôo das aeronaves, na empresa aérea, foram

apresentadas com o uso da regressão linear. A empresa aérea, ao ter o perfil de vôo

estipulado, permite ao administrador uma clara condição de identificar e diagnosticar

qual é o melhor procedimento a adotar frente aos pontos a serem observados de um

vôo.

O passo seguinte apresentado combinou variáveis que apontam para um

resultado, identificando a participação do vôo na eficácia da empresa aérea. O uso da

lógica Fuzzy permitiu combinar informações não numéricas, oriundas da experiência

de especialistas, com dados provenientes da leitura dos gravadores de vôo da

aeronave.

Observa-se, que uma vez estipulado o perfil de vôo a ser adotado e os

limites considerados pela definição das variáveis, o administrador passa a ter a

informação sobre o desempenho do vôo observado instantaneamente. A interferência


70

ix

das variáveis, em um determinado vôo é facilmente identificada no sistema

apresentado. O administrador, ao diagnosticar que um determinado vôo não atingiu o

esperado, efetua a leitura nos gráficos das variáveis e identifica qual influenciou

negativamente.

A implicação desse trabalho na segurança de vôo é imediata, quando da

identificação de uma eficácia não favorável. A variável que influenciou deve ser

verificada isoladamente, em um setor específico da empresa aérea. Um vôo em que o

perfil desenvolvido, pela aeronave, apresenta uma altura incompatível com a

distância em relação à pista, pode determinar um padrão de vôo inadequado realizado

pela tripulação, aumentando o risco de um acidente aeronáutico, por exemplo. O

ponto inovador é que para a segurança de vôo, o trabalho apresentado se preocupa

com a prevenção, indicando a tendência ao erro e não apenas informando que o

acidente (erro) já aconteceu. Essa situação permite que se incremente o treinamento

de uma tripulação, ao identificar a tendência de realizar um vôo próximo da margem

estipulada.

A administração da empresa aérea é fortemente facilitada. A identificação

dos desvios é apresentada de uma forma imediata e não ao final do semestre ou no

balanço anual. A correção pode ser realizada de imediato, contribuindo na redução

dos custos. A visualização, por exemplo, de um consumo excessivo em uma

determinada aproximação de uma pista de pouso pode influenciar na mudança de um

procedimento adotado, ou até mesmo implicar que os limites estabelecidos pela

empresa sejam revistos.


71

ix

Finalmente, o resultado desse trabalho disponibiliza ao administrador de

uma empresa aérea os métodos de como implantar um sistema de acompanhamento e

de análise de dados de vôo. Algumas vantagens associadas ao modelo Fuzzy

apresentado neste trabalho são sua simplicidade e o reduzido custo computacional. A

versatilidade e a flexibilidade do avaliador Fuzzy apresentado, permite que seja

adaptado a novos padrões, por meio da modificação dos parâmetros que definem o

Sistema de Inferência Fuzzy, ou seja, as formas das funções de pertinência e seus

parâmetros, regras e seus pesos, método de implicação, agregação e defuzzificação.

Na busca da determinação da eficácia de uma empresa aérea, bem como da

prevenção de acidentes aeronáuticos, tem-se como visão prospectiva a constante

pesquisa desses dois métodos: a regressão linear e a lógica Fuzzy.

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