Uma metodologia para a criação de etiqueta de qualidade no contexto de descoberta de conhecimento em bases de dados : aplicação nas áreas elétrica e educacional

Abstract

Resumo: A busca pela qualidade é muito discutida, existem muitos trabalhos sobre o assunto aplicado às mais diversas áreas de conhecimento (ciências da terra, saúde, ciências da informação, educação, engenharia elétrica, dentre outras), mas parece não haver técnicas que explorem registros contidos em bases de dados com a finalidade de obter a classificação da qualidade. Diante deste contexto, nesta tese é proposta uma metodologia para a criação de etiqueta de qualidade, utilizando o processo de Descoberta de Conhecimento em Bases de Dados (Knowledge Discovery in Databases - KDD), com a finalidade de classificar, com base em registros históricos, a qualidade de elementos de uma mesma região e/ou grupo, preenchendo assim, a referida lacuna. Para mostrar que tal metodologia pode ser aplicada a problemas de diversas áreas, foram aqui realizados dois estudos de caso, um na área elétrica e outro na área educacional. No primeiro, os dados para a criação de etiqueta de Qualidade de Energia Elétrica são provenientes de duas bases de dados de uma concessionária, onde verificamos a qualidade dos alimentadores de uma determinada subestação, levando em consideração a magnitude do afundamento, sua duração e sua freqüência (quantidade de ocorrências no decorrer de certo período). Já no segundo, os dados para a criação de etiqueta de Qualidade Educacional foram obtidos junto às escolas municipais da cidade de Araucária/Pr. Tais dados são originados da avaliação Prova Brasil que compõe o Índice de Desenvolvimento da Educação Básica (IDEB) - notas das provas de língua portuguesa e matemática dos anos iniciais e finais do Ensino Fundamental. Na busca pela classificação da qualidade, principal etapa da criação da etiqueta, foram aqui utilizadas as metaheurísticas Redes Neurais, Support Vector Machine e Algoritmos Genéticos, além de heurísticas baseadas em distâncias euclidiana e de Malahanobis. A versatilidade para a obtenção da etiqueta foi constatada pela aplicação da mesma a dois estudos em áreas totalmente distintas, já que em tal metodologia é possível construir um quadro para todos os elementos (independente da área de aplicação) onde se queira classificar a qualidade através das classes. Já a simplicidade da etiqueta pode ser verificada visualmente, já que a mesma ficou definida através de uma escala com seis níveis ("A" a "F"), com diferentes cores. Por fim conclui-se que o processo KDD é fundamental nesta metodologia que ainda tem muito a ser explorada, através da utilização de outras técnicas e de outras aplicações.

Abstract: The search for quality is much discussed today, there are many papers on this topic, applied to various areas of knowledge (earth science, health, information sciences, education, electrical engineering, among others), but it seems does not have techniques which explore records contained in databases in order to get the classification of the quality. In this context, this research proposes a methodology for creating quality label, using the process of Knowledge Discovery in Databases (KDD) in order to classify, based on historical records contained in data bases, the quality elements of the same region and/or group, filling in thereby, such lacuna. To show that this methodology can be applied to problems of various areas, we realized two case studies, one in the electrical area and the other in the education area. In the first one, the data to create the Electric Power Quality label, come from two databases from a electrical company, where we verify the quality of the feeders of a particular substation, taking into account the magnitude sag, its duration and its frequency (amount of events during a certain period). In the second one, the data for the creation of Educational Quality label were obtained from the schools of the city of Araucaria/Pr. These data were originated from the Prova Brasil evaluation which forms the Índice de Desenvolvimento da Educação Básica (IDEB or Index of Development of Basic Education) - test scores of Portuguese language and mathematics of the initial and final year of elementary school. In the search for classification in the quality, the main step of label creation, it was used the metaheuristics Neural Networks, Support Vector Machine and Genetic Algorithms, and the heuristics based on Euclidean and Malahanobis distances. The versatility to obtain the label was verified by applying it in two studies in areas totally different, since in this methodology it is possible to construct a framework for all elements (independent of the application area) where want to classify the quality through the classes. The simplicity of the label can be checked visually, since it was defined using a scale with six levels ("A" through "F") with different colors. Finally we can conclude that the KDD process is fundamental in this methodology that still has much to be explored through the use of other techniques and other applications.