“AGENTE DE INTERFAZ PARA UN SIMULADOR...

UNIDAD AZCAPOTZALCO

DIVISIÓN DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

MAESTRIA EN CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN

“AGENTE DE INTERFAZ

PARA UN SIMULADOR GEOMECÁNICO”

Tesis para obtener el grado de Maestra en Ciencias de la Computación

PRESENTA

Moraila López Eva Consuelo

ASESORES

MÉXICO D.F., Octubre del 2007

Dra.Ana Lilia Laureano Cruces Departamento de Sistemas Universidad Autónoma Metropolitana.

Dr. Fernando Gamboa Rodríguez CCADET Universidad Nacional Autónoma de México

Agente de interfaz para un simulador geomecánico

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Agradecimientos

A Dios que gracias a el estoy aquí y puedo disfrutar este momento.

A mi esposo que con su ayuda, paciencia y empuje puede realizar este sueño, gracias por ser un buen padre, esposo y amigo, gracias por tu ejemplo y tus ganas de superación. Por eso recuérdalo siempre sin ti

no lo hubiera logrado. Te dedico este gran logro que es tuyo también, muchas gracias.

A mis hijas Eva Maria y Reina por se el motor de mi existir, por no poderles dar el tiempo y paciencia necesaria que quisiera, pero gracias por esta conmigo y aguantar mis enojos.

A mi familia en especial a mis hermanos que siempre han estado cerca de mí y gracias a ellos luche para

lograr ser alguien en la vida.

A los amigos que encontré en este camino, por compartiros horas de estudio conocimientos y gratos momentos a Iris por apoyarme y ayudarme en todo, a Víctor por su apoyo incondicional que me brindo con sus conocimientos y amistad, Armando por compartir momentos difíciles en la maestría y por una

amistad desinteresada, a ellos que siempre me decían “solo faltas tu”.

A mis amigos de toda la vida Alba y Eleazar (mis compadres), Fidel (el mas fiel de todos), Lidia (que espero vernos pronto), Francisco (chico), que auque estén lejos forman parte de mi vida, además quiero

agradecerles por brindarme su apoyo y consejos en los tropiezos de esta vida.

A todos lo que se fueron y hoy no están presentes, pero que siempre los recuerdos y les digo algún día nos volveremos a encontrar.


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Reconocimientos

A mi asesor de tesis la Dra. Ana Lilia que con su paciencia, compresión y apoyo he podido lograr terminar mi tesis, gracias por confiar en mi, gracias por sus conocimientos y ayuda que siempre me

otorgo.

A mi querido profesor José Alfredo que si su apoyo y ayuda desinteresada no lo hubiera logrado. Gracias por ser mi profesor y amigo. Gracias por habernos conocido.

Al Dr. Fernando Gamboa por que obtuve los conocimientos necesarios para sacar adelante este trabajo, además de otorgarme ayuda siempre que la necesite, por contestarme el correo y dudas que tuve, gracias

por apoyarme y ser mi asesor.

Al físico Joaquín Hernández que con su ayuda y paciencia puede lograr este objetivo y gracias por ser uno más de mis “asesores”.

Agradezco al IMP en particular a la línea de exploración y producción por haber permitido realizar mi

tesis.

A la UAM y al excelente profesorado a quien debo y obtuve mi formación profesional, para forjar mi futuro para servir a mi país


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Índice vi Índice de figuras vii Índice de tablas viii Resumen ix Abstract x Introducción Capitulo I Metodología

I.1 Antecedentes 1 I.2 Motivación 3 I.3 Objetivos 3

I.4 La metodología de la investigación 4 Capitulo II: Simulador geomecánico

II.1 Generalidades 6 II.2 La importancia de la geomecánica 6 II.3 La simulación 6 II.4 El propósito del simulador 7 II.5 Descripción del simulador 7 II.6 Diagrama de flujo de la secuencia de ejecución del simulador 11 Capitulo III: Elementos para el desarrollo de interfaces gráficas III.1 Evolución e importancia 13 III.2 Disciplinas para el diseño de interfaces 13 III.3 Elementos párale diseño de interfaces 15 III.3.1 El factor humano 15 III.3.2 Ciclo de interacción 17 III.3.3Técnicas y herramientas para el uso del color 18 III.3.4 Modelado del dialogo 19 III.3.5 Evaluación de interfaces 19 III.3.5.1 Evaluación de interfaces sin usuarios 19 III.3.5.1.1 Criterios ergonómicos 19 III.3. 5.1.2 Organización y estructura visual 20 III.3.5.2 Evaluación del sistema con usuarios 23 Capitulo IV: Análisis y diseño la conducta del agente IV.1 Agentes 25 IV.2 Análisis del agente de interfaz 25 IV.2.1 Análisis cognitivo de la tarea 26


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IV.2.2 Análisis del agente en le simulador geomecánico 26 IV.2.2.1 El dominio del simulador geomecánico 27 IV.2.2.2 Modelación cognitiva 27 IV.2.2.2.1 Modelo mental 27 IV.2.3 Aplicación del ACT 28 IV.2.3.1 Análisis de intervenciones del agente IV.2.3.1.1 Márgenes de errores

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IV.3 Tipos de intervención del agente 30 IV.3.1. Intervenciones operativas 30 IV.3.2 Intervenciones debido a excepciones 31 IV.4 El diseño del agente 32 IV.4.1. Implementación de agente de interfaz 32 IV.4.1.1 Herramientas para la implementación del agente 32 Capitulo V: Análisis y diseño de interfaz grafica de un sistema basado en la tarea de usuario V.1 Análisis del simulador 34 V.2 Entrevistas con usuarios 35 V.3 El formalismo MAD* 37 V.4 Descripción de casos de uso 39 V.6 Prototipo en “T” diseño del sistema 41 Conclusiones 47 Referencias 49 Anexos 52 Anexo A: Árbol MAD y fichas de tareas Anexo B: Diagramas de caso de uso y descripción Anexo C: Formatos para evaluación del sistema con usuarios Anexo D: Programas


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Índice de figuras Figura II.1 Flujo del simulador 8 Figura II.2 Archivo de datos.txt 9 Figura II.3 Archivo de datos resultante 10 Figura II.4 Graficas generadas en Excel 10 Figura III.1 Disciplinas para el diseño de interfaces 14 Figura III.2 Actividades cognitivas del usuario 15 Figura III.3 Características del usuario como ente biológico 16 Figura III.4 Niveles de abstracción de las interfaces 17 Figura III.5 Ejemplo de diseño de proximidad y continuidad 22 Figura III.6 Ejemplo de diseño de proximidad y similitud 22 Figura IV.1 Modelo mental Figura V.1 Estructura de árbol de tareas 37 Figura V.2 Ejemplo de ficha de tareas 38 Figura V.3 Diagrama de casos de uso 40 Figura V.4 Diagrama de objetos 40 Figura V.5 Pantalla inicio 41 Figura V.6 Pantalla clave 42 Figura V.7 Pantalla principal 42 Figura V.8 Pantalla archivo 43 Figura V.9 Pantalla mostrar 43 Figura V.10 Pantalla geometría 44 Figura V.11 Pantalla petrofisicos 44 Figura V.12 Pantalla temporales 45 Figura V.13 Pantalla condiciones 45


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Índice de tablas

Tabla IV.1 Representación del ACT 28 Tabla IV.2 Tipos de datos 29 Tabla IV.3 Intervenciones del agente 31 Tabla IV.4 Interacción del agente 31 Tabla IV.5 Animación del agente 33


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Resumen Hoy en día, es posible tener formas de interaccionar con la computadora a través de la inteligencia artificial, utilizando algunas técnicas como representación del conocimiento, redes neuronales, sistemas expertos, búsquedas heurísticas y la teoría de agentes. La teoría de agentes permite abordar de una manera mas apropiada la construcción de sistemas inteligentes, además hacen que las computadoras sean útiles para personas que no están motivadas por la tecnología. Además con la proliferación de la computadora personal y debido a la necesidad de uso en las empresas, se ha generalizado la interacción por manipulación directa, utilizando interfaces gráficas, donde manipulamos objetos visuales y los modificamos utilizando representaciones gráficas de estos objetos, en vez de teclear texto. Las interfaces graficas surgen de la necesidad de hacer que las computadoras sean más accesibles para uso de los usuarios. De lo anterior se desprende la motivación de este trabajo, donde se realiza un sistema de agente de interfaz para un simulador geomecánico desarrollado en el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), enfocando al análisis de las tareas de usuario con el fin de que al usar el sistema el usuario consuma menos tiempo en realizar su tarea, cometa menos errores y que se facilite el manejo de dicho simulador.


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Abstact Today, it is possible to have ways to interact with the computer through the artificial intelligence, using techniques such as knowledge representation, neural networks, expert systems, heuristic searches and the theory of actors. The theory allows agents in a manner more appropriate to build intelligent systems, also make computers will be useful for people who are not motivated by technology. In addition to the proliferation of the personal computer, and because of the need to use in business, has been widespread manipulation by direct interaction using graphical interfaces, where manipulate and modify visual objects using graphical representations of these objects, instead of typing text. The graphic interfaces arise from the need to make computers more accessible for use by users. It follows the motivation of this work, which makes a system agent interface to a simulator geomechanical developed in the Mexican Institute of Petroleum (IMP), focusing on the analysis of user tasks with a view to using the system user consumes less time to accomplish its task, commits fewer errors and to facilitate the handling of this simulator.


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Introducción Desde sus inicios los seres vivos actúan con base en comportamientos inteligentes donde tenemos involucrados a la percepción, el razonamiento, aprendizaje, comunicación y la adaptación a su ambiente, a través de distintas, estrategias, técnicas, herramientas. Tenemos que la emoción es la herramienta de la percepción. A través de la emoción el ser humano consigue aprehender las vivencias, interiorizarlas e integrarlas en su mente. Por medio de ella entendemos y vivimos todos los acontecimientos de la vida en nuestro interior, adecuándolo para que nuestra mente elabore su pensamiento. Sin la emoción no podría existir la mente, ni, por tanto, el pensamiento. En definitiva, sería el enlace que nos relaciona con todo lo que nos rodea. La Inteligencia Artificial modela el comportamiento inteligente, esto se puede realizar a base del análisis cognitivo de la tarea (ACT) basadas en agentes, donde al igual que el ser humano debe aprender de la vivencia. Además en los ultimo años el concepto de centrado en usuario ha cobrado cada vez mayor importancia en le desarrollo del software; sin embargo poco trabajos explican el significado que tiene y que implicaciones conlleva. Lo anterior representa una motivación para el desarrollo de este trabajo ya que su principal objetivo es basarse en el comportamiento del usuario y así poder diseñar e implementar un agente que sirva como guía dentro de una interfaz grafica que pueda facilitar el uso de un sistema de simulación geomecánica. Se detalla el análisis, diseño e implementación de un prototipo de interfaz del SSG (sistema del simulador geomecánico). A continuación se presenta de manera general el concernido de este trabajo En el primer capitulo trata de nuestra propuesta y justifica le desarrollo del proyecto. Se describen antecedentes, los objetivos del trabajo y la descripción del sistema. En el segundo capitulo se describe el dominio del aplicación, el simulador, su funcionamiento e importancia, el concepto de simulación y la importancia de la geomecánica en la industria petrolera. Además se describe el desarrollo del simulador, su descripción y estructura En el tercer capitulo se describe el análisis y diseño de los elementos utilizados en el desarrollo de interfaces graficas. Donde encontramos las disciplinas y los elementos fundamentales para el diseño de las interfaces. En el cuarto capitulo se detalla el análisis, diseño e implementación del agente, describiendo los tipos de agente y sus características, realizando el análisis cognitivo de la tarea (ACT).


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En el quinto capitulo se representa el análisis, diseño y la evaluación del sistema de interfaz incluyendo la metodología descrita en el capitulo cuatro sobre el agente de interfaz. Se describe la metodología utilizada MAD (Method analitico oriented description of the interfaces) que abstraer la información necesaria de las tareas que realiza el usuario. Además se muestran varios escenarios sobre la propuesta del la interfaz Y por y se realiza el prototipo de interfaz Finalmente se cuenta con varios anexos. En el anexo A tenemos representadas las tareas de usuario en el árbol de tareas MAD START. En el anexo B se tiene la representación del sistema utilizando los diagramas de caso de uso y su descripción. En el anexo C se muestran los formatos y la manera de llevar a cabo la evaluación del sistema con usuarios y sin usuarios y en el anexo D se encuentran los programas del sistema.

CAPITULO I

METODOLOGIA

I.1 Antecedentes

Actualmente en la IA ha surgido un nuevo paradigma conocido como agentes. Algunas definiciones encontradas por autores son: un agente se puede definir como un programa de computadora con cierto grado de autonomía, el cual se comunica con otros agentes y trabaja en beneficio de un usuario en particular [1]. Se define al agente como el que toma la acción y ejecuta una tarea en beneficio de una persona, ya sea en tiempo real o de manera asíncrona [2]. El objetivo de la investigación en agentes es trabajar hacia el manejo directo de las interfaces entre el humano y la computadora [5]. Los agentes son una oportunidad de integrar resultados significativos de diversas áreas de investigación y mostrar tales resultados a los usuarios [3]. Los diferentes tipos de agentes se explican a detalle en el capitulo IV.

En este proyecto se propone trabajar con agentes de interfaz, estos acentúan su autonomía y el aprendizaje para realizar las tareas de los usuarios, además de servir como ayudantes personales, los cuales colaboran con el usuario en el mismo ambiente de trabajo [4]. Menciona Maes [4] que los agentes de interfaz mejoran la ayuda al usuario a través de: 1.- Observar e imitar al usuario. 2.- Con retroalimentación positiva o negativa, proveniente del usuario. 3.- Recibiendo instrucciones explícitas del usuario 4.- Pidiendo consejos a otros agentes

Algunas ventajas de los agentes de interfaz son; hacen más fácil el trabajo para el usuario final, se adapta a preferencias y hábitos facilitando compartir los conocimientos técnicos entre los diversos usuarios del software.

Por lo tanto, Maes [6] describe que las interfaces de usuario actualmente trabajan por manipulación directa, es decir, la computadora es pasiva y espera siempre ejecutar instrucciones especificadas por el usuario, proporciona poco o nada de ayuda para las tareas complejas, para las acciones a realizar, como búsquedas de información, que toman tiempo.


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Dentro de esta investigación existen los siguientes trabajos: Kozierok y Maes [7], mencionan un agente de interfaz llamado el agente calendario, que puede programar reuniones de cualquier aplicación; este, asiste a su usuario en programar reuniones, validar, rechazar, programar, negociar y cambiar los horarios de las mismas: puede aprender, en cierto plazo, las preferencias y las consolidaciones de su usuario. Sheth y Maes [8] [4] describen un agente de filtrado de las noticias llamado Newt, cuyo papel es el de ayudar a filtrar artículos selectos, la idea es hacer que el usuario genere uno o muchos agentes, por ejemplo, uno para noticias de deportes y otro para noticias financieras, y los entrene con ejemplos. Libermann [9], trabaja con un agente llamado Letizia que es un asistente en la navegación de la Web. Letizia inicia la búsqueda por niveles, visita las ligas que encuentra a partir de la página que el usuario esté revisando y selecciona aquellas similares a los intereses que ha aprendido del usuario (observando su navegación), posteriormente muestra sus recomendaciones en un “canal de navegación”. Letizia sirve como guía y ayuda al usuario reduciendo su comportamiento al navegar. Shardanand y Maes [10] [6], tienen a RINGO que es un sistema de recomendación personalizada para álbum de música y artistas; estos agentes trabajan por filtración social, es decir, a otros agentes de usuarios con gustos comunes, y recomiendan cualquier película que su usuario quiera ver, por lo que el funcionamiento de RINGO es similar a una recomendación de boca en boca. Maes [6] describe un sistema como un ambiente virtual llamado ALIVE que permite la interacción sin cables de todo el cuerpo entre un participante humano y el mundo virtual habitado por agentes autónomos. ALIVE demuestra como los agentes pueden formar una conexión entre personajes animados, basados en modelos de vida artificial, y la industria del entretenimiento. Rhodes y Starner [11] trabajan con el agente Remembrance que actualmente es asociado al editor Emacs, donde el agente, al momento en que el usuario compone un mensaje para correo electrónico realiza una búsqueda de palabras clave y extrae los cinco mensajes más relevantes de su directorio referentes a Remembrance es realmente acertado cuando recomienda los documentos, los mensajes o los archivos continuamente, su papel es ayudar a la memoria. Foner [12] propone el prototipo del agente Yenta; cuyo propósito, es encontrar grupos de personas con intereses similares dentro de Internet, reunirlos y formar alianzas y grupos de interés, las metas incluyen poner en contacto a compradores con vendedores de un cierto artículo, encontrando y agrupando a las personas con los mismos intereses profesionales o personales. Cada usuario en la comunidad tiene un agente Yenta. Chávez y Maes [13] describen algunas ideas preliminares en Kasbah, se desarrolló para representar un lugar de mercado (un Web site) donde los agentes de Kasbah, actúan en beneficio de sus propietarios, pueden filtrar los avisos y encontrar aquellos en los que los usuarios están interesados, y proceden a negociar, comprar y vender artículos. Se decía que los agentes de Kasbah, pueden, en futuro, hacer que los intermediarios y corredores de bolsas fueran innecesarios. Liberman [14] describe en su artículo, la programación de un agente ScriptAgent basado en scripts, registrando los procedimientos de un ejemplo que son generalizados por un agente. En el trabajo desarrollado por Velásquez [15], se revisan las técnicas del desarrollo de sistemas de enseñanza inteligentes, utilizando en el proceso de perforación de pozos petroleros, desarrollándose una interfaz llamada Híbrida donde se cuenta con un agente de interfaz.


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I.2 Motivación

Actualmente existen varios simuladores de yacimientos petroleros comerciales, dos de los más importantes son: STARTS y ECLIPSE de las compañías Computational Modelling Group (CMG) y Schlumberger respectivamente. Estos simuladores incluyen múltiples opciones para resolver las problemáticas que se presentan en la explotación de yacimientos. Un inconveniente de éstos, es el alto costo de las licencias, por lo que, el IMP ha estado buscando reducirlos, desarrollando sus propios simuladores que cubran sus necesidades con buena calidad y las de su cliente número uno PEMEX.

El simulador geomecánico fue desarrollado en el grupo de geomecánica de yacimientos por los investigadores Joaquín Rodolfo Hernández Pérez y Santiago Alonso Plata Amarillas del departamento Exploración y Producción del IMP. Actualmente se encuentra en trámite el registro de derechos de autor, se construyó con la finalidad específica de estudiar la deformación de la roca en un yacimiento petrolero.

El simulador es una herramienta importante para el ingeniero de yacimientos, ya que le permite realizar una mejor planeación en la explotación de hidrocarburos (petróleo) económicamente hablando. Además, es útil para el diseño óptimo de pozos como localización, producción e inyección desde el punto de vista de la estructura del yacimiento.. I.3 Objetivos

Objetivo general Diseñar e implementar una interfaz gráfica y un agente para facilitar el uso de un simulador geomecánico Objetivos específicos

Realizar un análisis de tareas utilizando metodología basada en el usuario para

diseño el interfaces

Realizar análisis y diseño del agente en la interfaz grafica

Realizar un análisis cognitivo de la tarea basado en el comportamiento del agente

Diseñar e implementar un prototipo de interfaz grafica de usuario (GUI por sus siglas en ingles)

Implementar un agente de interfaz que a través de un ambiente amigable,

interactué con la interfaz gráfica


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1.4 Metodología de la investigación Para lograr los objetivos señalados se llevo la siguiente metodología El simulador geomecánico Un modelo matemático de simulación de yacimiento consiste en un determinado número de ecuaciones, cuando este modelo a sido probado este representa una herramienta importante para el ingeniero de yacimientos. Con la ayuda de la simulación podemos estimar gastos de producción, calcular la cantidad de gas almacenado, definir parámetros en el yacimiento para llevar a cabo estudios económicos, determinar los efectos de localización de los pozos y su espaciamiento, hacer un programa de producción entre otras cosas. Todo esto lleva a obtener un sistema de simulación, es necesario entender los conceptos y herramientas utilizadas para su desarrollo. Desarrollo de interfaces graficas Las interfaces graficas con una herramienta indispensable en el uso de cualquier sistema de cómputo. Para obtener una interfaz de calidad se necesita estudiar los elementos que involucran al desarrollo de la interfaz, desde enfocarnos al estudio de las disciplinas que se involucran dentro del diseño como la psicología social y cognitiva, la ergonomía, la inteligencia artificial, la ingeniería del software, la programación, la sociología y el diseño. Se estudian los criterios de valuación tanto ergonómicos como de organización y estructura visual, esto para poder llevar a cabo la evaluación sobre el diseño plasmado en papel de la interfaz y poder realizar correcciones necesarias de la misma. Análisis del agente Se utiliza el análisis de la tarea del experto eso es; el análisis se lleva a cabo sobre todas las tareas que realza el usuario con el simulador, para lograr esto es necesario conocer perfectamente bien el dominio de la aplicación, para esto se requiere de una área del procesamiento de información llamada ciencia cognoscitiva que representa la manera en que la gente piensa, especialmente cuando resuelve problemas. Algunas áreas cognoscitivas se formulan teorías de competencia que especifiquen que tiene que ser calculado, cuando y como. Esto se realiza por medio de modelos mentales. Los modelos mentales son abstracciones funcionales que nos sirven de deducción para poder resolver problemas. Esta adquisición de conocimiento debe ser guiado por el experto y consulta de texto.


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Análisis, diseño y evaluación del sistema basado en la tarea del usuario Este punto involucra el realizar un examen detallo de las operaciones que realiza el usuario en el de simulador. Se realizar una serie de entrevistas para dejar claro el funcionamiento del simulador, los tipos de entrevistas utilizados son de manera directa, observando al usuario, realizando preguntas, por medio de cuestionarios cuestionarios, entrevistas por teléfono , grabando al usuario cuando este usando el sistemas y por ultimo hacer este proceso hasta que queden claro todas las tareas que el usuario hace. Después de obtener los datos necesario se utiliza la metodología que servirá para diseñar en papel todo lo recabo de las entrevistas, se realizar un esquema de estructura jerárquica donde se explica en forma sintetizada cada una de las tareas que realiza el usuario, posteriormente es necesario elaborar los casos de uso , depuse de obtener lo anterior se elabora el prototipo donde se tiene el diseño previo de la interfaz que representa todas las pantallas que serán utilizadas en el desarrollo del sistema., por ultimo cuando se tiene implementado el sistema es necesario realizar la evaluación con usuarios para poder obtener el producto final .


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CAPITULO II

SIMULADOR GEOMECÁNICO II.1 Generalidades

La importancia de los Yacimientos Naturalmente Fracturados (YNF), en rocas carbonatadas es evidente en México, ya que el 95 % de la producción de hidrocarburos y el 65 % de reservas provienen de este tipo de yacimientos [23]. Algunos de estos yacimientos en México se encuentran en una etapa avanzada de explotación. La realización de programas optimizados de explotación se ha dificultado debido a su complejidad constitutiva de estos yacimientos y a la falta de una caracterización adecuada. II.2 La importancia de la geomecánica

La geomecánica de pozos y yacimientos desempeña un papel fundamental en diversas áreas de la industria petrolera. Es crucial en problemas de derrumbe de pozos y en la producción, que se ve afectada por la compactación del yacimiento. En estas áreas los esfuerzos In-Situ1 y las deformaciones de las rocas complementadas con el comportamiento de los fluidos y la distribución de temperaturas son los parámetros claves para el entendimiento geomecánico del yacimiento.

Los resultados obtenidos de un estudio geomecánico pueden ser empleados para la identificación de las condiciones de operación óptimas, de manera que se puedan evitar por ejemplo daños a las tuberías de revestimiento por la subsidencia del terreno. Estos estudios también pueden ser empleados con fines de análisis económicos para determinar los planes y las estrategias correctas de operación de los yacimientos.

Es precisamente en yacimientos deformables donde ocurren daños severos a las tuberías de revestimiento, instalaciones superficiales y aparecen esfuerzos inducidos en la matriz del yacimiento debido a la disminución de presión provocada por la producción. Este par de aspectos están directamente relacionados con la geomecánica del yacimiento. II.3 La simulación

La simulación de yacimientos se ha venido empleado desde los inicios de la ingeniería petroleras, por los años 30’s. El termino de “simulación” se hace común a

1 In-Situ: El estado natural


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principios de los anos 60’s refiriéndose a métodos de predicción desarrollados en programas de cómputo realmente sofisticados [23].

La simulación de yacimientos es un proceso mediante el cual el ingeniero con la ayuda de un modelo matemático, integra un conjunto de factores para describir con cierta precisión el comportamiento de procesos físicos que ocurren en un yacimiento. II.4 El propósito del simulador

Se cuenta con un Simulador Geomecánico, el cual fue desarrollado en el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), realiza un estudio geomecánico de un yacimiento el cual debe de arrojar como resultado un estado de esfuerzo y deformación de la roca como función del tiempo, siendo de interés particular la subsidencia de la superficie, compactación del yacimiento y la evolución del campo de esfuerzos In-Situ, el cual varía de manera paralela con los procesos de producción/inyección y tienen un importante efecto en los procesos de re-orientación de las fracturas.

Considerando la importancia de la geomecánica tenemos que se obtiene una exploración óptima y económica del comportamiento del yacimiento. Para la realización del simulador geomecánico fue necesario desarrollar un modelo. Las etapas [23] para el desarrollo del simulador son: 1.-Describir el yacimiento 2.-Determinar el tipo de mecanismo de desplazamiento 3.-Escribir el modelo físico 4.-Desarrolla el modelo matemático 5.-Desarrollar el programa de cómputo 6.-Determinar la validez del modelo 7.-Ajustar el modelo con la historia del yacimiento 8.-Predecir el comportamiento futuro II.5 Descripción del simulador

El sistema primero obtiene un sistema de ecuaciones que sirve de base para el simulador geomecánico, este es descretizado en elementos finitos y programas en lenguaje FORTRAN 95.

Los programas de cómputo se constituyen por un programa principal y dos módulos en donde se integran las subrutinas necesarias, los datos necesarios utilizados para el desarrollo del simulador se muestran en la tabla I.1.


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DATO VARIABLE TIPO Numero de elementos nels Integer Numero de elementos en la dirección x nxe Integer Numero de elementos en la dirección z nxz Integer Numero de nodos nn Integer Numero de puntos de integración nip Integer Ancho de elemento en la dirección x aa Real Ancho de elemento en la dirección y bb Real Ancho de elemento en la dirección z cc Real Permeabilidad en la dilección x kx Real Permeabilidad en la dirección y ky Real Permeabilidad en la dirección z kz Real Viscosidad u Real Modulo de Young e Real Modulo de Poisson v Real Porosidad phi Real Comprensibilidad del fluido cf Real Comprensibilidad de Bula cb Real Comprensibilidad del sólido cs Real Delta del tiempo dtim Real Numero de pasos en el tiempo nstep Interger Valor de teta Theta Real Esfuerzo de sobrecarga Val0 Real Numero de condiciones prescritas nr Tipo de condición para flujo Clavef Real Tipo de condición para carga Claveh Real

Tabla I.1 Datos del simulador

Los simuladores realizados en IMP se basan en dividir el software en tres etapas principales, donde tenemos:

figura II.1 flujo del simulador

PreprocesadorPreprocesador

Procesador Procesador

PostprocesadorPostprocesador


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En la etapa del preprocesador tenemos los datos de entrada. Se captura la información

en un archivo de entrada .TXT como el que muestra en la figura II.2.

Figura II.2 Archivo de datos.txt

10 1 10 44 8 1.0 1.0 10.0 0.5381e-06 0.5381e-06 0.5381e-06 1.0 2.4E06 .2 .02 .8.4530E-06 7.5E-7 8.035E-8 0.01 600 1.0 1.0e06 44 1 h .0 h .0 f -.25e06 h 0.0 2 h .0 h .0 f -.25e06 h 0.0 3 h .0 h .0 f .0 f .0 4 h .0 h .0 f .0 f .0 5 h .0 h .0 f .0 f .0 6 h .0 h .0 f .0 f .0 7 h .0 h .0 f .0 f .0 8 h .0 h .0 f .0 f .0 9 h .0 h .0 f .0 f .0 10 h .0 h .0 f .0 f .0 11 h .0 h .0 f .0 f .0 12 h .0 h .0 f .0 f .0 13 h .0 h .0 f .0 f .0 14 h .0 h .0 f .0 f .0 15 h .0 h .0 f .0 f .0 16 h .0 h .0 f .0 f .0 17 h .0 h .0 f .0 f .0 18 h .0 h .0 f .0 f .0 19 h .0 h .0 f .0 f .0 20 h .0 h .0 f .0 f .0 21 h .0 h .0 h .0 f .0 22 h .0 h .0 h .0 f .0 23 h .0 h .0 f -.25e06 h 0.0 24 h .0 h .0 f -.25e06 h 0.0 25 h .0 h .0 f .0 f .0 26 h .0 h .0 f .0 f .0 27 h .0 h .0 f .0 f .0 28 h .0 h .0 f .0 f .0 29 h .0 h .0 f .0 f .0 30 h .0 h .0 f .0 f .0 31 h .0 h .0 f .0 f .0 32 h .0 h .0 f .0 f .0 33 h .0 h .0 f .0 f .0 34 h .0 h .0 f .0 f .0 35 h .0 h .0 f .0 f .0 36 h .0 h .0 f .0 f .0 37 h .0 h .0 f .0 f .0 38 h .0 h .0 f .0 f .0 39 h .0 h .0 f .0 f .0 40 h .0 h .0 f .0 f .0 41 h .0 h .0 f .0 f .0 42 h .0 h .0 f .0 f .0 43 h .0 h .0 h .0 f .0 44 h .0 h .0 h .0 f .0


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En la etapa del procesador se lleva a cabo el proceso de los datos. Se ejecuta el simulador con los datos capturados en un archivo DATOS.TXT. Terminado el proceso se genera un archivo resultante (.res) ver figura II.3.

Figura II.3. Archivo de datos resultantes

En la etapa del postprocesador se muestran los resultados, se obtiene graficas en Excel, las graficas son interpretadas por el ingeniero de yacimientos y le ayudan a la toma de decisiones. Se muestra un ejemplo en la figura II.4 de una gráfica generada que representa la presión y profundidad que se tiene en un yacimiento.

Figura II.4. Grafica generada en Excel. El siguiente diagrama de flujo muestra la secuencia de ejecución del simulador indicando los subprogramas empleados en cada caso.

Presión vs Profundidad

0.00E+00

1.00E+05

2.00E+05

3.00E+05

4.00E+05

5.00E+05

6.00E+05

7.00E+05

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Profundidad (m)

Pres

ión

(Pa)

4.000000 1 -0.1110262 0.5070825 -1.6912868E-03 8.000000 1 -0.4006203 1.8731895E-06 -2.8954166E-09 12.00000 1 -0.1196465 1.2978051E-06 -1.6044617E-10 16.00000 1 -3.8750593E-02 -9.1347985E-08 3.0409089E-09 20.00000 1 -3.8750593E-02 7.4492397E-07 2.7944280E-09 24.00000 1 -0.5595934 6.3559611E-07 3.0929515E-09 28.00000 1 0.2067833 6.6289857E-07 4.0187391E-09 32.00000 1 -0.5581703 9.5197532E-07 2.7362510E-09 36.00000 1 -0.4801205 2.1275541E-06 -1.6502205E-09 40.00000 1 0.3018825 7.5622432E-07 9.4254649E-10 44.00000 1 -0.1480258 4.5506903E-07 3.3350409E-09 48.00000 1 -0.1522676 7.6693505E-07 1.8111386E-09 52.00000 1 -0.4446259 6.4744148E-07 1.6674921E-09 56.00000 1 -0.4545600 1.1271657E-06 4.8804566E-10 60.00000 1 -0.1622017 7.8016689E-07 7.3508694E-10 64.00000 1 4.0749598E-02 1.1636871E-06 -5.3013156E-11 68.00000 1 -0.4346918 5.9135044E-07 2.6315812E-09 72.00000 1 -0.1863665 8.0900759E-07 8.9947744E-10 76.00000 1 -0.1267345 1.2365011E-06 7.4507994E-10 80.00000 1 0.2777178 5.9877429E-08 2.6344951E-09 84.00000 1 -0.1976963 4.5014889E-07 3.7875227E-09 88.00000 1 -0.2502130 5.9537558E-07 1.8911617E-09 92.00000 1 -0.2502130 1.2067568E-06 1.5248497E-09 96.00000 1 0.1201951 1.1494034E-06 1.5770413E-09 100.0000 1 -0.1182235 8.6686083E-07 2.8327267E-09 104.0000 1 -0.1622017 2.9781825E-07 3.2771283E-09


11

II.6 Diagrama de flujo de la secuencia de ejecución del simulador

Lectura de datos de la geometría del yacimiento

nels, nxe, nze, nn, nip, aa, bb, cc

Lectura de las propiedades petrofisicas del a roca y la viscosidad del fluido Kx, Ky, Kz, u, e, v, phi1,

phi2, cf1, cf2, cb1, cb2,cs

Lectura de datos temporales

dtim, nstep, theta

Construcción de la matriz- elástica y la matriz de flujo

Construcción de la malla

Calculo de coeficiente de Biot

Subrutina DEEMAT

Subrutina GEOMETRY

Integración y ensamble de matrices

Condiciones iniciales y de frontera

Subrutinas: Shaper_fun, Shaper_der, Beemat, Genmatdual, dualensamble

1

Inicio


12

1

Imprime datos al tiempo cero

Resuelve el programa

Ejecuta lin_sol-gen

Regresa al siguiente paso de tiempo con

una nueva distribución de

presiones de matriz y fracturas,

porosidades y permeabilidades

Imprime resultados: Presiones de matriz y de fracturas, desplazamientos, deformaciones,

esfuerzos, porosidades, permeabilidades, comprensibilidades de poro, solido y de

bulk.

Fin


13

CAPITULO III

ELEMENTOS PARA EL DESARROLLO DE INTERFACES GRAFICAS

III.1 Evolución e importancia La evolución de las interfaces se ha desarrollado rápidamente. Las primeras aplicaciones en ciencia e ingeniería utilizaban equipo costoso y complicado, lo anterior dio lugar a las gráficas por computadora donde se empezó a trabajar con algoritmos y hardware que permitían la manipulación y la representación de objetos más realistas. Una de las primeras gráficas por computadoras se usaron en la segunda guerra mundial, por lo años 40’s. Los aviones tenían un radar con el detectaban la posición en la cual se situaba un avión enemigo, esto estaba ilustrado mediante una gráfica y unos puntos que se referían al objeto que se deseaba identificar [24]. Poco después aparecen los sistemas conocidos como CAD (Computer Aided Desing), los cuales son auxiliares en el arte, las graficas, procesamiento de imágenes, diagramas y modelos; los ingenieros electrónicos y eléctricos los utilizan para diseñar circuitos electrónicos. Estos sistemas de software también se utilizan en el diseño de automóviles, naves espaciales, barcos, construcciones arquitectónicas, uso doméstico y animaciones. Todos los usuarios o especialistas encontraban difícil trabajar con los primeros sistemas, algunas personas recuerdan los años de las tarjetas perforadas, los programadores se consideraban afortunados si podían probar un programa tres o cuatro veces al día ya que les era difícil escribir y depurar, después de todo esto el software fue evolucionando notablemente pero no tan rápido como el hardware [24]. La importancia de las interfaces surge a partir de la evolución del sistema operativo. III.2 Disciplinas para el diseño de interfaces Para entender la importancia de las interfaces graficas es preciso decir que el desarrollo de ellas involucra conocer varias disciplinas que pueden contribuir en el diseño de interfaces como; los aspectos psicológicos del usuario, la ergonomía del hardware, aspectos sociales, temas de diseño y aspectos informáticos [25]. En la figura III.1., se muestra el diagrama donde tenemos las disciplinas que se involucran para el desarrollo de interfaces graficas.


14

Figura III.1 Disciplinas para el diseño de interfaces La psicología es la ciencia que estudia el comportamiento y los estados de la conciencia de la persona humana, ya sea individualmente o como miembro de un grupo social. La psicología contribuye al desarrollo de interfaces graficas mediante conocimientos y teorías acerca de cómo las personas se comportan, procesan información y actúan en grupos y organizaciones, además proporcionan metodologías y herramientas para evaluar y determinar diseños realizados. La psicología cognitiva es aplicada en el capitulo IV donde se analiza la conducta del agente y en el capitulo V en el análisis del sistema basado en la tarea del usuario El diseño es una actividad encaminada a conseguir la producción en serie de objetos útiles y con buena apariencia. Es una disciplina importante dentro del desarrollo de interfaces, para conseguir programas usables. La sociología estudia la estructura de la sociedad y los diversos comportamientos y relaciones sociales del hombre. Es decir tenemos herramientas de investigación como observación detallada, entrevistas, y documentación sistemática. La ergonomía es la que diseña herramientas y artefactos para diferentes tipos de ambientes, ya sea en el trabajo y en el hogar. En el uso del sistema de cómputo su objetivo es maximizar la seguridad, la eficiencia y la fiabilidad para simplificar las tareas realizadas por el usuario además darle la comodidad y satisfacción necesaria. La programación es la herramienta que nos permite “decirle a la computadora, ¿qué debe hacer?”, dentro de la programación tenemos diferentes lenguajes.

Inteligencia Artificial

Programación

Ergonomía

Sociología

Diseño

Psicología Social y cognitiva

Ingeniería de software

Desarrollo de interfaces gráficas


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La inteligencia artificial trata de diseñar programas de computadora que simulen aspectos del comportamiento humano, se utiliza en el diseño de tutores, sistemas expertos, en interfaces inteligentes y en el diseño de interfaces de lenguaje natural utilizando la voz, utilizándola en el capitulo IV. La ingeniería de software es de suma importancia cuando se requiere el desarrollo de un sistema interactivo ya que estudia técnicas de diseño y desarrollo de software, para poder obtener un software de calidad, esta es utilizada en el capitulo V. III.3 Elementos para el diseño de interfaz III.3.1 El factor humano En el pasado los diseñadores de sistemas informáticos no daban importancia al elemento humano ya que suponían que los usuarios podrían aprender, hacer uso de sistemas y aplicaciones desarrolladas sin mucho esfuerzo. No obstante en el desarrollo de este trabajo es necesario dejar en claro la importancia fundamental del factor humano en la realización de un sistema, es necesario analizar el componente humano en la “interacción” con la computadora para definir modelos de interfaces adaptadas al ser humano. Algunas actividades que realiza el usuario cuando interactúa con el sistema se muestran en la figura III.2 [27]:

Figura III.2 Actividades cognitivas de un usuario

Computadora

Actividad física

Percepción

Interpretación

Evaluación

Objetivos

Intenciones

Ejecución

Especificación de la acción

Actividad


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Los seres humanos estamos sujetos a pérdidas de concentración, cambios en el carácter, motivaciones y emociones, también tenemos perjuicios y miedos, cometemos errores y faltas de juicio, al mismo tiempo podemos protagonizar hechos remarcables, percibir y responder rápidamente a estímulos, además resolver problemas complejos[26]. Para estudiar el papel del ser humano en el diseño de sistemas interactivos debemos recurrir a la psicología cognitiva donde se realiza el estudio necesario para conocer como un humano procesa, recibe y almacena información como se muestra en la figura III.3.

Figura III.3. Características del usuario como ente biológico Para dejar claro las características del usuario tenemos la percepción humana se realiza a través de los sentidos: vista, oído, tacto, olfato y gusto. La información llega a nuestros sentidos en una forma continua y muy rápida, esta es presentada al usuario por medio de un sistema de cómputo que debe cumplir con ciertas reglas [25] 1.- Hay que buscar que el usuario aprenda lo menos posible sobre el funcionamiento de la interfaz (memoria a corto plazo). 2.-No debe darse información innecesaria al usuario. 3.-Será necesario agrupar cosas ya que el humano tiende a hacerlo. 4.-Repartir las cosas en zonas entendibles para el usuario El usuario después de percibir la información la procesar y almacena Para almacenar la información utiliza dos tipos de memoria que son: la memoria a corto plazo o memoria de trabajo, es una memoria sumamente limitada donde se pude almacenar 7+-2 elementos, quiere decir que un humano puede almacenar, aprender y manejar un sistema o navegar en Internet sin problema donde se tengan de 5 a 7 pantallas, ya que esta memoria es corta en tiempo y capacidad. Y la memoria a largo plazo es la información que la persona puede almacenar a lo largo de su vida, mientras más se utiliza esta memoria es menos utilizada la memoria a corto plazo. Quiere decir que cuando un usuario ya conoce algún lenguaje de programación esta información es guardada en la memoria a largo plazo, esta es dividida en memoria procedimental y declarativa.

Pensamiento

Memoria a corto plazo

(7+-2)

Memoria a largo plazo

Almacenar

Procesar

Percibir

Los sentidos

Almacena Procesa Percibe

Memoria a largo plazo

Memoria a corto plazo

Pensamiento Los sentidos


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III.3.2 Ciclo de interacción La interacción es otro elemento importante para el desarrollo de interfaces gráficas ya que tiene como objetivo el diseño, la implementación y pruebas de sistemas interactivos para el uso humano. Para el estudio de la interacción es necesario conocer los niveles de abstracción del humano y de las interfaces. Decimos que el ser humano razona en cuatro niveles donde tenemos:

1. Léxico.- Es el lenguaje que hablamos. Aprendemos que el símbolo A es una "A" 2. Sintáctico.- Combinar para hacer palabras. Combinamos letras para hacer palabras. 3. Semántico.- Es el significado de las palabras. El significado de casa es lugar donde

viven las personas. 4. Conceptual.- Es la idea, lo que tengo en mente.

Anteriormente describe los niveles de abstracción del ser humano y para el desarrollo de interfaces tenemos [30]:

Figura III.4. Niveles de Abstracción de las Interfaces Después de conocer lo anterior es necesario conocer algunas técnicas del color y modelados de dialogo para poder implementa la interfaz, pero es necesario probar el éxito de la misma, para esto se necesita evaluar la interfaz. Lo anterior se describe a continuación.

Nivel objetivo

Nivel Semántico

Nivel gramático

Nivel sintáctico

Definir ¿qué? objetivo se desea cumplir “ ¿que quiero hacer? ” (Sistema).

Describir cada uno del componente que logren cumplir el objetivo (pantallas, instrucciones, etc.).

Describir las acciones necesarias paso a paso para lograr el objetivo

Describir paso a paso el nivel gramático para lograr el objetivo (la unidad de comandos o secuencias).


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III.3.3 Técnicas y herramientas para el uso de color Otro elemento importante es usar el color ya que se conoce al usuario, su ambiente y la tarea que realiza. En el siglo XVII, Newton fue el primero que, por medio de un prisma de cristal, descompuso la luz. Esta, al incidir sobre una pantalla, apareció en forma de una banda de varios colores, el distinto camino que siguen los rayos se debe a su longitud de onda; cada longitud de onda corresponde a un color, sabiendo entonces que las radiaciones luminosas constituyen solamente una pequeña parte del especto de las radiaciones. La apreciación de los colores se basa en una coordinación complicada de procesos físicos, fisiológicos y psicológicos. El color tiene una inmensa infinidad con las emociones, los egipcios usaban el color con fines curativos, los griegos de la antigüedad hicieron del color una ciencia y una filosofía profunda. Isaac Newton fue otro pionero del color y trabajo mucho tiempo antes de descubrir que mirando a través de un prisma, podían verse siete colores. El color esta cargado de información y es una de las experiencias visuales importantes. Este constituye una fuente de comunicación visual, además el uso apropiado de él ayuda a la memoria del usuario y facilita la información de modelos mentales efectivos, ayuda a la retención de información. Las propiedades más importantes de cada color son: tono, intensidad, luminosidad y claridad. Existen algunas reglas y sugerencias que son fáciles de seguir como:

Utilizar el color azul para el fondo Utiliza la secuencia de color espectral (rojo, anaranjado, amarillo, azul, índigo y

violeta) Mantener pequeño el número de colores Evita usar colores adyacentes que difieren en la cantidad de azules Utiliza colores brillantes para indicar peligro o para llamar la atención del usuario. Utiliza el color blanco para palabras reservadas, el amarillo para identificadores, el

verde para macros, las letras en azul o blanco, para comentarios el gris.

Las cinco combinaciones más legibles de caracteres sobre fondos son:

Negro sobre amarillo Verde sobre blanco Azul sobre blanco Blanco sobre azul Amarillo sobre negro

Este trabajo esta enfocado a realizar un análisis completo del diseño de la interfaz y el agente, no es considerado la teoría del color como parte fundamental del trabajo.


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III.3.4 Modelado del diálogo

Se tiene varias reglas para llevar a cabo el modelado de diálogo son:

Buscar la consistencia. Permitir el uso de atajos. Ofrecer retroalimentación informativa. Diseñar diálogos que obliguen a generar secuencias completas. Ofrecer manejo simple de errores. Permitir deshacer acciones fácilmente. Motivar la sensación de control. Reducir la carga de memoria a largo plazo

III.3.5 Evaluación de interfaces III.3.5.1 Evaluación de interfaces sin usuarios La evaluación se lleva a cabo por medio de normas o documentos. Esta evaluación puede ser barata, rápida y permite detectar errores en papel. Algunas normas utilizadas son: los criterios ergonómicos y la organización y estructura visual. III.3.5.1.1 Criterios ergonómicos Los criterios ergonómicos son reglas que ayudan al usuario en el uso de la interfaz, los criterios se dividen en [30]: Criterio 1 Guía son todos los medios disponibles para aconsejar, orientar, informar, instruir y guiar a un usuario a través de lo largo de su interacción con la computadora. Este criterio esta dividido en incitación que se refiere a los medios disponibles que permiten orientar al usuario para hacer acciones específicas como pueden ser captura de datos u otras tareas. Este criterio también se refiere a todos los medios que ayudan al usuario a conocer e identificar las alternativas que tienen distintas acciones que son posibles dependiendo del contacto, además de conocer la información sobre el estado actual de la aplicación o su contexto. El agrupamiento que concierne a la organización visual de los diferentes elementos presentados en relación con otros considera aspectos como la topología y algunas características graficas para indicar las relaciones entre los elementos desplegables, si un elemento pertenece a una clase e incluso para indicar las diferencias entre clases. La retroalimentación que se refiere que debe dar una respuesta inmediata para todo lo que se realice por la computadora, enviando mensajes como “estoy en proceso” y la legibilidad son las características léxicas de información que pueden facilitar la lectura de información, la lectura como color, texto espacio, líneas, párrafo y tamaño de fuente.


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El criterio 2 carga de trabajo se describe que la información debe ser breve y concisa, dentro de este criterio tenemos brevedad, concisión, acciones mínima y densidad de información, donde se debe considerar solamente comandos necesarios, no usar acciones inútiles para el usuario, que los pasos de una tarea sean mínimos y suficientes y no tener información innecesaria en una pantalla. El criterio 3 control explicito se refiere al control de la interacción en la interfaz, dentro de este criterio tenemos las acciones explicitas del usuario que solamente las acciones que se realicen en la computadora sean las únicas, el control por el usuario se debe controlar el proceso en todo momento. El criterio 4 Adaptabilidad, es la manera de adaptar el sistema al las tareas del usuario, en este criterio tenemos la flexibilidad que es como se ve la pantalla, que lugar deben de tener los botones que se usen y debemos considerar la experiencia del usuario. El Criterio 5 Manejo de errores son los medios disponibles para prevenir o reducir errores, dentro de este criterio tenemos protección contra errores, la Calidad de los mensajes de error y Corrección de errores. Esto es debemos de tener programas de búsqueda cuando se mandan mensaje de error, debemos de mostrar el error, indicando el problema y la manera de poder corregir estos errores. El criterio 6 consistencias donde tenemos que tan consistente es el diseño de la pantalla. El criterio 7 significado de código con este criterio evaluamos los mecanismos de interacción como los iconos, comando, liga o un menú. Criterio 8 compatibilidad se reúnen los 7 principios anteriores, se refiere si la aplicación se adapta al usuario, a su tarea y a su contexto. III.3.5.1.2 Organización y estructura visual Dentro de la organización y estructura visual tenemos los beneficios y las reglas para organizar la información visualmente, estas fueron echas por Gestalt Psychologist [26]. La teoría Gestalt estudia el papel del aprendizaje en la percepción. Nuestras capacidades preceptúales sufren grandes cambios con la edad, ya que aumenta la constancia perceptual y varía la susceptibilidad a las ilusiones y alucinaciones, porque se incrementa la capacidad de organización de los estímulos según los patrones adquiridos. La concepción gestalista de la naturaleza de la percepción salva a la contradicción entre las corrientes filosóficas realistas o materialistas. Las imágenes en nuestra retina son bidimensionales, y vivimos , sin embargo, en la ilusión de la tridimensionalidad, que debería poner en duda la naturaleza real, y de lo que percibimos, sin embargo la


21

contradicción es aparente si aceptamos que nuestra percepción esta regida y mediatizada por un conjunto de leyes preceptúales. El sistema visual es fundamental en el desarrollo de una interfaz [31]. Una buena estructura visual introduce los siguientes beneficios:

La unidad una buena estructura visual trata elementos de diseño, aun cuando sean de formatos diferentes y les permite trabajar de manera articulada hacia un fin común.

La Integridad Una estructura robusta y coherente mantiene a un diseño centrado en su objetivo de trasmitir información.

La Legibilidad Una buena estructura aumenta la legibilidad en un diseño dividiendo la información de la pantalla en subgrupos que pueden ser manejados en paralelo o de manera independiente de acuerdo con las necesidades.

La Control Una buena estructura permite predecir las áreas de interés y facilita la navegación a través de ellas.

Las reglas básicas para organizar visualmente la información usada por la psicología Gestalt son:

La proximidad es organizar la información en cuanto a la cercanía de los objetos, esto es agrupar objetos visuales con propiedad común por ejemplo uso de separadores

La Similitud es la organización de objetos próximos que son interpretados como representación agrupada. Agrupa objetos con características similares. Ejemplo: uso de casillas de verificación.

La continuidad separación de elementos diferentes según la continuidad. Ejemplo uso de pestañas.

La simetría es tener la información repartida simétrica a lo largo de un eje de simetría. Esto es tener la información balanceada.

El cierre área se refiere que las personas dirigen su atención hacia las áreas cerradas, aunque no lo estén totalmente, para esto podemos utilizar la línea continua

Se debe considerar además de lo anterior el balance, que consiste en el ajuste de la visión con el área de visualización, quiere decir que debe haber un equilibrio entre los ejes horizontal y vertical en el diseño de una pantalla. Algunos grupos jerárquicos en relación del balance se muestran en las Figuras III.5 y III.6:


22

Figura III.5. Ejemplo proximidad y continuidad

Figura III.6. Ejemplo proximidad y similitud

Por último las técnicas usadas para mejorar la organización y estructura visual son:

Uso de la simetría para asegurar el balance

Identificar los ejes sobre los que será establecida la simetría. La simetría sobre el eje vertical es superior en la percepción humana y es

generalmente más útil en despliegues visuales. Balancear cuidadosamente la información en cada lado del eje. Asegurar que el eje de simetría esta centrado en el contexto total. Verificar resultados.

Uso de alineación y establecimiento de relaciones visuales

Identificar el área del diseño y buscar algunas alineaciones. Localizar elementos aislados y márgenes internos y externos. Cuando un elemento no pueda alinearse con otro, tratar de relacionarlo a

las proporciones de la pantalla.

Proximidad

Similitud

Continuidad

Proximidad


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Ajuste óptico Determinar el punto exacto de alineación y unidad de espacio requerido. Verificarlo con respecto a márgenes. Realizar acercamientos sobre los elementos a evaluar.

Configuración del diseño con espacios negativos

Revisar la manera que se organiza la información. Determinar cuales elementos requieren ponerse adicionalmente. Incrementar el espacio en blanco que rodea a elementos críticos. Recordar que el espacio en blanco no es espacio desperdiciado.

III.3.5.2 Evaluación del sistema con usuarios Para llevar a cabo la evaluación con usuarios es necesario realizar pruebas de usabilidad, esta generalmente asegura que los productos interactivos sean fáciles de aprender, efectivos y agradables para sus usuarios. Los objetivos básicos de la usabilidad son [27]:

La facilidad de aprendizaje es reducir el tiempo necesario para ayudar a las

sesiones de aprendizaje, proporcionar ayuda a los usuarios y hacer que el sistema sea fácil de aprender, el usuario debe de poder evaluar el efecto de operaciones anteriores en el estado actual, y debe haber familiaridad del sistema ya que es la correlación que existe entre los conocimientos que posee el usuario y los conocimientos requeridos para la interacción en un nuevo sistema.

La consistencia se dice que un sistema es consistente si todos los mecanismos que se utilizan son siempre usados de la misma manera, siempre que se utilicen y sea cual sea el momento en que se haga. Para diseñar sistemas consistente podemos seguir guías de estilo.

La Flexibilidad es la multiplicidad de maneras en que el usuario y el sistema intercambian información. Para medir la flexibilidad tenemos el control de usuario, la migración de tareas, La capacidad de sustitución y la adaptabilidad.

La robustez debe de cubrir las Características para poder cumplir sus objetivos y asesoramiento.

La Recuperabilidad es la facilidad que una aplicación permite al usuario corregir una acción vez que se reconoce un error.

El tiempo de respuesta es el tiempo que necesita el sistema para expresar los cambios del estado del usuario.

La adecuación a las tareas son los servicios del sistema que soporta todas las tareas que el usuario quiere hacer.

La disminución de la carga cognitiva el usuario no debe de recordar abreviaciones y códigos complicados.


24

La intención de llevar a cabo estas pruebas de usabilidad es observar el desempeño que el usuario muestra al utilizar este sistema de agente de interfaz y así poder contestar las siguientes preguntas:

¿La interfaz es clara para el usuario? ¿Le gusta? ¿Entiende la funcionalidad de sus componentes? ¿Lo apoya en su tarea? ¿La interfaz es engorrosa o complicada? ¿Es claro para el usuario como utilizar el sistema? ¿Tiene dificultad para aprender a usarlo?

Para el desarrollo de la interfaz se llevo un seguimiento de los criterios y guías mencionados anteriormente. Toda esta información de la evaluación realizada esta basada en los formatos que siguientes, los cuales están en el anexo C.

El cuestionario de perfil de usuario Protocolo de bienvenida Tareas de usuario Casos de prueba Instrumentos de evaluación Cuestionarios de usabilidad


25

CAPITULO IV

ANÁLISIS Y DISEÑO DE LA CONDUCTA DEL AGENTE En este capitulo se proporciona una introducción a la teoría de agentes donde tenemos la funcionalidad e importancia de ellos. Se utiliza el análisis cognitivo de tareas (ACT) [25], el cual se aplica para el desarrollo del agente de interfaz implementado en el sistema geomecánico. El caso de estudio esta enfocado a la industria petrolera. IV.1 Agentes Los agentes de software se han desarrollando muy rápidamente ya que son de gran utilidad para sistemas de software interactivos. Existen diferentes tipos de agentes se clasifican en:

De acuerdo a su movilidad en: estáticos y móviles. Agentes deliberativos o reactivos. De acuerdo a los atributos que idealmente debieran de exhibir: Autonomía,

Aprendizaje y Cooperación. Se clasifican por su actividad, en agentes de información o de Internet y en los

agentes híbridos [15]. Por lo anterior, Nwana [30] identifica 7 tipos de agentes:

Los agentes Colaboradores tienen autonomía y cooperan con otros agentes para llevar a cabo una tarea para sus usuarios, es decir “negocian” con la finalidad de alcanzar conjuntamente una solución sobre algún tema.

Los agentes de interfaz son autónomos y aprenden para llevar a cabo sus objetivos. Estos agentes son como un “Sistema Personal” que colaboran con el con el usuario en un ambiente de trabajo [4].

Los agentes móviles son agentes de software para procesos de cómputo capaces de recorrer una red, que interactúa con los servidores externos, colectan información o desempeñan una tarea. Estos agentes son autónomos y cooperativos.

Los agentes de información / Internet, manejan, manipulan y filtran información que llega de toda la red. Estos agentes están definidos por lo que hacen, a diferencia de los agentes colaboradores o de interfaz los cuales son definidos “por lo que son”.

Los agentes deliberativos son aquellos que poseen un modelo simbólico interno del mundo y cuyas decisiones son tomadas basadas en ese modelo simbólico.


26

Los agentes reactivos son una clase especial de agentes, ya que no tiene modelos internos y simbólicos. Estos basan su acción en el ciclo de estimulo-reacción, de acuerdo a los eventos que se presentan en el mundo real.

Un agente híbrido es aquel que esta constituido por dos o más filosofías de agentes por ejemplo colaboradores-móviles y los agentes heterogéneos que son un sistema integrado por dos o más tipos de agentes.

Un agente de interfaz puede actuar como un asistente personal, ayuda al aprendizaje, y puede ser autónomo, ya que intenta automatizar ciertas acciones en nombre del usuario, son cooperativos que actúan como “socios o compañeros” del usuario. Esencialmente, los agentes de interfaz utilizan y proporcionan ayuda al usuario que aprende a utilizar una aplicación determinada. En el sistema de agente utiliza el agente de interfaz ya que colaboran con el usuario para poder dar una interacción con la interfaz que satisfaga las demandas cognitivas del usuario. IV.2 Análisis del agente de interfaz IV.2.1 Análisis cognitivo de tareas (ACT) El ACT es utilizado para el diseño de la conducta del agente. El ACT se basa en técnicas como: la observación, modelado del conocimiento, análisis de protocolo y análisis de las excepciones. El objetivo de ACT es el de proporcionar marcos de trabajo que modelen el comportamiento cognitivo humano de forma que sea posible analizar y predecir el comportamiento en distintas situaciones, en nuestro caso de estudio se analiza el comportamiento del agente, desde una perspectiva de un asistente experto humano [25]. Un ACT es una evaluación basada en descripciones claras del conocimiento conceptual, Procedimental y cualitativo del experto. El ACT es un análisis recursivo de tareas, que se realiza con el fin de esclarecer el proceso psicológico involucrado en la construcción cognitiva del desarrollo de las habilidades; de forma recursiva se divide la tarea en subtareas cada vez más específicas, para así conocer con mayor precisión los elementos que la componen [18]. IV.2.2 Análisis de entorno del agente en el simulador Geomecánico En esta parte se especifica la metodología del análisis y desarrollo del entorno donde el agente podrá desenvolverse. Para llevar a cabo el análisis es necesario desarrollar los siguientes puntos:

Descripción del dominio de la aplicación. Realizar una Modelación cognitiva del dominio utilizando el modelo menta y el

análisis cognitivo de tareas


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V.2.2.1 El dominio del Simulador Geomecánico Como se ha mencionado en el capitulo II el simulador se desarrolla para la industria petrolera. El dominio es ubicado en el estudio de la interrelación de los efectos de las propiedades físicas de un yacimiento como el fluido y la deformación de la roca. IV.2.2.2 Modelación cognitiva La modelación cognitiva del dominio obteniendo el “Flujo y deformación de la roca en yacimientos petroleros” en esta sección se analizan los alcances de simulador, con el fin de obtener el modelo cognitivo de un experto (el usuario). Los pasos a seguir son:

Obtener el modelo mental del experto Llevar a cabo el análisis de la conducta del experto reasentado con agente través

del ACT que permitirá un mejor entendimiento del simulador. Obtener como el experto clasifica y utiliza el conocimiento en la utilización del

dominio.. IV.2.2.2.1 Modelo Mental Para obtener el modelo mental tenemos algunas áreas cognitivas donde es posible formular teorías de competencia que especifiquen; qué tiene que ser calculado, cuándo, y por qué; esto lleva al desarrollo de un algoritmo que lo represente a este se le conoce como teoría de competencia y es realiza en base a los modelos mentales [25]. El modelo mental que se desarrolló para nuestro caso de estudio se presenta en la figura IV.1.

Inicio Para cada Sección en Preprocesador Captura Geometría Captura Datos petrofisicos Captura Datos Temporales Captura Condiciones de frontera

SI Captura es correcto Entonces Procesador Fin SI

Fin Para Postprocesador Fin Inicio

Figura IV.1. Modelo mental


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IV.2.3 Aplicación del ACT Para el análisis cognitivo de tareas fue necesario apoyarse en el capitulo IV, donde se realizo la tarea basada en el usuario, partiendo de esto y aplicando el ACT se consideran los procesos principales para la construcción de la interfaz que son:

Preprocesador: Procesador: Postprocesador:

Después de haber identificado los procesos, se define el tipo de conocimiento involucrado para entender el comportamiento humano y poder desarrollar el comportamiento del agente de interfaz. Los tipos de conocimiento son : el conocimiento factual se refiere a hechos que no guardan relación con uso especializado para un caso particular. El conocimiento procedimental se refiere básicamente al conocimiento subyacente al desarrollo de una tarea y esta directamente relacionado con reglas consideradas por los investigadores como una representación que capta lo esencial del proceso humano con su mecanismo de Valida-Actúa(Si-Entonces). El conocimiento cualitativo: es el conocimiento que subyace en la habilidad de los humanos para razonar con respecto a los procesos dinámicos de manera mental. El conocimiento estratégico: es el conocimiento que permite la toma de decisiones a largo plazo, frecuentemente aparece asociado a metodologías y ligado al ¿qué hacer? Para conseguir un objetivo real. El conocimiento declarativo: es el conocimiento factual que adquiere significado al ser interpretado dentro de un contexto específico [29]. En la tabla IV. 2 se muestra el ACT donde se visualizan que conocimientos actúan dentro de cada proceso.

Tabla IV.1. Representación del ACT

Pasos de Desarrollo (Procesos

involucrados)

Contenido de los Pasos

(Conocimiento involucrado)

Tipo de Representación del

Conocimiento

Preprocesador Conceptual Procedimental

Cualitativo Estratégico

Proceso

Procesador Conceptual Proceso

Postprocesador Conceptual Estratégico Declarativo

Proceso


29

V.2.3.1 Análisis de intervenciones del agente en el uso del simulador El siguiente paso es analizar los casos de excepción que forman parte del entorno dinámico y que son los elementos que se consideran por el agente de interfaz que permitirán su intervención durante el uso del simulador. IV.2.3.1.1 Márgenes de error Con el fin de comprender las intervenciones que tendrá el agente de interfaz se elabora la tabla IV.2 que muestra variable, rango y tipo de datos que son capturados en la opción Preprocesador.

Variable Rango Tipo Nels >0 Integer Nxe >0 Integer Nxz >0 Integer Nn >0 Integer Nip >0 Integer Aa >0 Real Bb >0 Real Cc >0 Real Kx 0 a 5 Real Ky 0 a 5 Real Kz 0 a 5 Real U >0 Real E >0 Real V 0 a 0.5 Real Phi 0 a 0.5 Real Cf >0 Real Cb >0 Real Cs >0 Real Dtim >0 Real Nstep >0 Interger Theta 0 a 1 Real Val0 >0 Real Clavef >0< Real Claveh >0< Real

Tabla IV.2. Tipo de datos


30

IV.3 Tipos de Intervención del agente La intervención se clasifica de dos formas, la primera es por cuestiones operativas de contextualización de guía para el usuario, y otras son debido al manejo de excepciones cometidas por el usuario y percibidas por el agente [32]. IV.3.1 Intervenciones Operativas Estas intervenciones operativas tienen como objetivo contextualizar, recordar, y explicar las acciones que realiza el agente. Para tener la descripción de las acciones que realiza el agente de interfaz, es necesario considerar el análisis de la interfaz propuesta en le capitulo V para a describir lo siguiente:

a) Se inicia el sistema accesando una clave para que el agente pueda identificar al

usuario. b) Ya identificado el usuario el agente a la “Bienvenida” al usuario. c) Se inicia la captura de información, si el usuario requiere ayuda sobre la capturar

la información aparecerá el agente al pulsar la “opción ayuda”. d) Si es necesario que el usuario requiera explicación del uso del simulador se tiene la

ayuda general. e) Después de los puntos anteriores se captura la información:

La geometría Los datos petrofisicos Los datos temporales Las condiciones de frontera

f) El agente será llamado si al capturar los datos, están fuera de rango y mandara mensajes como “el dato a capturar es mayor que 0”.

g) Si al realiza la captura de información esta se cancela el agente aparece y le dirá al usuario “que los datos no podrán ser grabados”.

h) Al realizar el proceso de los datos el agente se mostrara diciendo esta en proceso. i) Se Interpretan los resultados obtenidos donde le agente aparece solo si es llamado. j) Al terminar de usar el simulador el usuario aparcera diciendo adiós.

La representación de las intervenciones operativas de error se muestra en la tabla IV.3.


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Pasos Error(s) Causa(s) Intervención

a No se puede identificar la clave de acceso

No sé accesa correctamente la clave

El agente avisa “clave incorrecta”

e No se realiza bien correctamente la captura de datos

No se conoce el rango de la captura

El agente mandara mensajes de error y aportara ayuda

h No realizar el proceso de datos

Por interrupción

El agente avisa “Proceso interrumpido”

Tabla IV.3. Intervenciones del agente IV.3.2. Intervenciones debido a excepciones Otro tipo de intervenciones es la interacción del agente con el usuario donde consideramos los aspectos más importantes. Estos aspectos son mostrados en la tabla IV.4.

Entradas del entorno

Tipos de conocimiento

(datos percibidos) 1 2 3 4 5 6 Necesidad de ayuda

Interrupción necesaria

Tiempo sin hacer nada

Precondiciones(errores

cometidos)

Tabla IV.4. Iteración del agente

1) Explicaciones procedímentales. 2) Consejo a solución de problemas. 3) Introducción a los problemas. 4) Recordatorio (consejos previos). 5) Sugerencias con nivel de prioridad 6) Transacciones(comentarios como: tenemos dificultades)


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IV.4. El diseño del agente Los agentes de sistemas son utilizados por varios programas para crear un asistente animado y poder generar sistemas amigables, para la implementación se utilizo un agente de MSAGENT de Microsoft. Los agentes de Microsoft están constituidos por servicios programables que presentan características animadas y son utilizados dentro de una interfaz, pagina Web o una presentación. En el trabajo en cuestión lo utilizaremos como la animación que dará vida a las necesidades de nuestro ayudante en el manejo del simulador Los agentes de interfaz nos otorgan una forma de interacción con el usuario, que trata de emular la comunicación humana donde utilizamos voz y gestos. La interacción hombre-máquina, esta preocupada por volver de alguna forma más sociables las intervenciones con los humanos, volviendo de esta forma más amenas las intervenciones y con memos carga de stress [28]. Por su gran flexibilidad a ser implementados dentro de este proyecto se considero al personaje animado Check. IV.4.1 Implementación del agente de interfaz Para llevar acabo la implementación del agente fue necesario conocer los aspectos técnicos del funcionamiento del agente. Es necesario contar con los requerimientos de software los cuales los encuentras en la página http://www.microsoft.com/msagent/default.asp, y que son indispensables para la implementación y funcionamiento del agente son:

MSANGET APIS de Windows para funciones de habla Control panel para configurar de la voz Contar con el software Mash

IV. 4.1.1 Herramientas para la implementación del agente Microsoft Agent es un software que apoya a la presentación de caracteres animados interactivos. MSANGET se utiliza en varios ambientes de programación para desarrollar el prototipo se utiliza Visual Basic y el agente de interfaz Check. El agente de interfaz es un sistema de servicios programables dentro de una interfaz donde se puede tener una forma de interacción con el usuario, se puede utilizar el ratón y el teclado. Los comandos con los que podemos manipular al agente son Ms.Agent.Play, MsAnget.Speak, MsAnget.Think ,MsAnget.Move. Las animaciones que se utilizan con los agentes son:


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Acnowledge Est Reading Think

Alert GestureDown RestPose TinkReturn

Announce GlaceLeft Sad Uncertain

Blink GlaceUp Searching UncertainReturn

Confused Hear_1 Show Wave

Congratulate Idle1_1 StartListening Write

Decline LookDownBlink StopListening Writing

DoMagic1 MoveDown Suggest

DontRecognize Plased Surprised Tabla IV.5. Tabla de animaciones del agente

El Código utilizado para la implementación de un agente desde Visual Basic 6 es el siguiente:

En la forma principal se escribe el siguiente código Private Sub Form_Load

Se declara la variable Dim MSAnget As IAgentCTLCharacterEX Dim Character As string

Le asigno a character Check Character=”Check” Agent1.Characters.Load Character, character & “.acs” Set MSAnget=Agent1.Character(Character)

Se mueve el agente 300,150 MsAgent.Move to 300,150

Se llama al agente Check MsAnget.Show

Habla el agente Check MsAnget.Speak “clave erronea”

Desaparece el agente Check MsAnget.Hide Dentro de la interfaz grafica la implementación del agente de interfaz implica proporcionar al usuario un ambiente de ayuda más agradable y adaptable a sus necesidades. El código utilizado esta en el anexo C. En el capitulo V se muestra el análisis del simulador donde se evalúa el análisis ACT desarrollado para la implementación del agente.


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CAPITULO V

ANÁLISIS, DISENO Y EVALUACIÓN DEL SISTEMA BASADO EN LA TAREA DEL USUARIO

V.1 Análisis del simulador Este capitulo explica el análisis y los métodos útiles para un sistema interactivo, los tipos de técnicas recomendados para el desarrollo de interfaces son [22]:

Análisis Jerárquico de la tarea (AT): este tipo de análisis es útil para describir las tareas del usuario, sus objetivos y sus acciones esto es; ¿Qué hace?, ¿Cómo lo hace? y ¿Qué necesita para hacerlo?

Análisis cognitivo de la tarea (ACT): se basa en técnicas que modelen el comportamiento cognitivo humano, de tal manera que el comportamiento se pueda predecir en distintas situaciones, este se utilizo para el análisis del agente.

GOMS: es una técnica de modelado de tarea pero ve al usuario como procesador de información que puede ser usada para simular y predecir el desempeño del usuario al realizar su tarea, pero es necesario realizar un análisis previo.

Análisis de Conocimiento de la tarea (TKS): El análisis se efectúa sobre documentos, entrevistas y sesiones de usuario que están relacionados con una tarea en particular.

Para llevar el análisis del simulador se utilizo el AT porque capturan diferentes tipos de información sobre el usuario y su tarea, para este tipo de análisis utilizamos un método llamado MAD STAR (Method analitico oriented description of the interfaces) El método MAD STAR se basa en un paradigma de estructura jerárquica su objetivo principal es de proveer a los equipos de desarrollo de una herramienta metodologíca que les permita abstraer información de la tarea del usuario necesaria para el diseño de interfaces de forma formal que permita su integración en los procesos de desarrollo [22]. MAD fue concebido por Hammouche y revisado por Gamboa [20] ambos trabajos se basan en una primera versión de MAD, desarrollada por Scapin y Pierret Golbreich [21]. MAD fue creado bajo los siguientes criterios:

Es riguroso y estable. Mejorar la calidad del trabajo de análisis, en particular del punto de vista de

coherencia y completitud.


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Permite la descripción desde un punto de vista procedural (secuencial de estados) y declarativo (información necesaria para la tarea).

Permite el modelado de acciones paralelas, y no solo secuenciales. Representa los conceptos de una forma jerárquica y uniforme.

MAD START es un árbol compuesto de nodos donde se describe la tarea del usuario [22]. MAD esta asociado a una técnica de captura de información basada en entrevistas dirigidas y no dirigidas, así como a procedimientos de observación basada en la validación de las descripciones. Las técnicas de entrevista, construcción del árbol y llenado de sus fichas constituyen en si una metodología explicita y procedural para adquirir este conocimiento. Este método fue escogido para efectuar el análisis de la tarea porque contiene toda la información necesaria para tener un levantamiento de requerimiento exitoso en el desarrollo de una interfaz grafica. A continuación se describen los pasos que deben realizarse para la obtención de una interfaz grafica.

V.2 Entrevista con usuario Primero es necesario realizar entrevistas a los usuarios, donde estas deben de ser, mediante la observación directa, con cuestionarios realizados y es recomendable grabar las entrevistas en video. Las preguntas que se realizan del sistema del simulador geomecánico son [22]:

¿Qué hace? ¿Por qué se hace? ¿Cómo se hace? ¿Quién lo hace? ¿Cómo lo hace? ¿Usted que hace? ¿Quién lo usa? ¿Que se desea obtener? ¿Porque es necesario el sistema? ¿Qué tema se maneja? ¿Qué operaciones realiza el sistema?

Se realizan varias entrevistas hasta que queden claro las tareas realizadas por el usuario, en la primera entrevista los usuarios explicaron las actividades que realizan, los procedimientos que siguen, las herramientas de apoyo que tienen como: manuales y datos que les proporcionan del laboratorio y los problemas a los que se enfrentan. Con la información obtenida se crea la primera versión del árbol de tareas MAD el cual es detallado con la entrevista dirigida.


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Se realiza una segunda entrevista donde se aclaran dudas que surgieron de la primera entrevista, ya que el sistema del simulador es tan complejo que es necesario entender las tareas realizadas punto por punto. Lo que se obtiene de esta entrevista es que se tienen documentos previos, como la información de laboratorio que se solicita de apoyo para la captura de la información, se detecto cuantas personas están involucradas en el proceso y como lo llevan a cabo. Se prosigue con entrevistas dirigidas sobre el funcionamiento del simulador, ser realiza la tercera entrevista y se enfoca en la captura de los datos. Se verifica que la complejidad del simulador es la captura de la información por ser muy tediosa y la información solo puede ser útil para los usuarios expertos. Al termino de esta entrevista queda claro la captura de información así como las prioridades en la captura de datos.. Se realiza una cuarta entrevista solamente se recaba información por teléfono o Internet sobre dudas menores, además de obtener copia de documentos necesarios. Como es notorio el comprender el funcionamiento del simulador es una tarea ardua y complicada. Después de tener claro el funcionamiento del simulador se elabora un primer árbol MAD. Posteriormente se obtienen los requisitos funcionales y no funcionales, donde los funcionales son las interacciones entre el sistema y su ambiente, pero en forma independiente a su implementación. Se obtuvieron los siguientes requisitos funcionales:

Se contempla una interfaz gráfica para el simulador geomecánico desarrollado. El agente servirá de ayuda y apoyo en determinados momentos de la interfaz. Se facilitara la captura de datos con el uso de interfaz gráfica.

Los requisitos no funcionales se describen como aspectos visibles por el usuario que no se relacionan en forma directa con el comportamiento del sistema y son:

Se obtendrá un manual de usuario del funcionamiento del sistema. Los cambios en el sistema serán realizados por la persona responsable del

software. La interfaz deberá protegerse contra intrusos ya que deberá ser usado por personal

autorizado.

Después de realizar las entrevistas a los usuarios y de obtener los requisitos funcionales y no funcionales, se procede a continuación a describir el árbol final de tareas MAD..


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V.3 El formalismo MAD* Como se menciona anteriormente en el árbol MAD se representan cada una de las tareas que realiza el usuario. En la figura V.1 se muestra la estructura del árbol. El árbol final MAD se describe en el anexo A.

Figura V.1. Estructura del árbol de la tarea Donde tenemos:

La raíz del árbol representa a la tarea del usuario. Cada nodo en el árbol tiene:

Nombre que contiene un verbo Constructor (Secuencial, Paralelo, Simultáneo, Alternativo) Número que indica posición Ficha que lo describe

Las hojas del árbol se llaman “Tareas elementales”, y no requieren de más descomposición para entenderse.

A cada tarea se le asigna un número que especifica la posición en el árbol. Las tareas están formadas de dos partes:

Primero por el núcleo en donde se describe la tarea, el nombre de la tarea, el objetivo, la prioridad, el constructor y el numero de la tarea y

segundo son las precondiciones y la post-condición que establecen que momento son ejecutadas.

Después de tener el árbol MAD se elabora una ficha descriptiva por cada nodo del árbol donde se detalla el comportamiento de las tareas. En la figura V.2 se muestra un ejemplo de la ficha correspondiente a la tarea 0.

Nombre de la tarea Resolver problema

de flujo y deformación de la roca en yacimientos petroleros

0 Sec

Aplicar el software del simulador geomecánico

2 Sec

Obtener Resultados del proceso

3 Par

Interpretar Resultados

4 Par

Preparar el Modelo a resolver

1 Sec

Posición en el árbol

Constructor

Tarea del usuario (Raíz del árbol)

Subtareas

Tareas elementales en las hojas del árbol


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Núcleo: Nombre: Resolver problema de yacimientos petroleros Objetivo: Resolver problema de flujo y deformación de la roca en

yacimientos petroleros, el cual ayude al ingeniero petrolero a identificar las condiciones óptimas de un yacimiento.

Prioridad: 5 Facultativa Falso Interrumpible 0 Tipo Cognitiva Modo: Interactivo Importancia: Muy importante Papel del usuario:

Constructor: SEC Pre y pos-condiciones:

Inicio: Arranque: Paro: Post-condiciones: Resolver el problema Operador Ingeniero de yacimientos

Figura V.2. Ejemplo de ficha de tarea

Donde tenemos: En el núcleo:

Numero: Es numérico, representando la posición de la tarea en el árbol. Nombre: Alfanumérico, nombre de la tarea Objetivo: Alfanumérico, descripción del objetivo de esa tarea en particular. Prioridad: Entero, permite resolver conflictos entre tareas que quieren ejecutarse

simultáneamente. Facultativa: Booleano, indicando si la tarea es obligatoria o se puede omitir su

ejecución. Interrumpible: Entero. 0 indica no interrumpible, 1 interrumpible con posibilidad

de continuar la tarea, 2 indica interrumpible y al regresar se reinicia la tarea, y 3 indica interrumpible y no se regresa ala tarea.

Tipo: Alfanumérico, indicando si es sensorimotiz o cognitiva. Modo: Alfanumérico, indicando si es manual, automática o cognitiva. Importancia: Alfanumérico, describiendo la importancia de la tarea.. Papel del usuario: Alfanumérico, Descripción del papel del usuario en la tarea, así

como su experiencia, preferencias, limitaciones, etc. Constructor puede ser uno de los siete siguientes:

No.0


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Secuencial: las subtareas se ejecutan en el orden especificado. La ejecución termina al haber ejecutado todas las subtareas obligatorias, y las optativas han sido ejecutadas o han sido omitidas. Paralelo: Las subtareas se ejecutan en cualquier orden y sin compartir datos. La ejecución termina al haber ejecutado todas las subtareas obligatorias, y las optativas han sido ejecutadas o han sido omitidas. Simultaneo: Las subtareas se ejecutan en forma simultánea y por distintos usuarios o entidades. La ejecución termina al haberse ejecutado todas las subtareas obligatorias, y las optativas han sido ejecutadas o han sido omitidas.

V.1.4 Descripción de casos de uso Partiendo de las tareas del árbol se lleva a cabo la realización de dos propuestas con el fin de obtener la más adecuada en funcionalidad y diseño para la realización de la interfaz gráfica. El lenguaje UML (Lenguaje Unificado), permite especificar, visualizar y construir un conjunto de instrumentos útiles para los sistemas de software. Se realiza una representación de las tareas del usuario en el lenguaje UML utilizando los diagramas de caso de uso. Los diagramas de caso de uso representan la funcionalidad del sistema, ayudan a definir una buena interfaz y al comportamiento del sistema desde el punto de vista externo. Para describir un caso de uso se necesita:

Un escenario: que es una instancia que describe un conjunto de acciones concretas. El nombre del escenario: es único en nuestro caso se refiere a las pantallas usadas. Los actores: es cualquier entidad que interactúa con el sistema, el usuario, otro

sistema y el agente en nuestro caso. El flujo de eventos de un escenario: describe la secuencia de eventos paso a paso.

Las partes necesarias para realizar un diagrama de caso de uso en nuestro proyecto describimos; al usuario sistema, la interfaz, el simulador y el agente que son los actores, tenemos las opciones del preprocesador, procesador y postprocesador que forman el escenario. En la figura V.3 se muestra un ejemplo de un caso de uso en particular.

Dentro de este proyecto se plantean dos propuestas por la complejidad del manejo de la información. Los diagramas de casos de uso obtenidos se encuentran en el anexo B. Los diagramas de clase utilizan las precondiciones y postcondiciones del árbol de tareas obtenemos un diagrama de clases, este se representa por el lenguaje UML, con los diagramas de clases. Estos diagramas describen la estructura del sistema desde punto de vista de objetos, el diagrama de clases se representa mediante cuadros los cuales incluyen


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el nombre de la clase u objeto, los atributos del objeto y las operaciones, el la figura V.3 se muestra el diagrama realizado.

Pantalla Principal:

Preprocesador

Usuario-Sistema

Procesador

Postprocesador

Interfaz-Simulador

Principal

Figura V.3 Diagrama caso de uso

Figura V.4 Diagrama de objetos

Condiciones frontera

Nodo restringido Clave y valor dez/ esfuerzo Clave y valor presión/ flujo Captura()

Bienvenida Error Menú Principal()

Proprocesador Iniciar

Captura()

Procesador Ejecutar Proceso()

Postprocesador

Obtener desplazamientos Obtener presiones del fluido Mostrar datos()

Geometría

Num. Elementos totales Num. Elementos dirección x,y,z Num. de nodos Num. de punto de integración Ancho de elemento en x,y,z Captura()

Roca-Fluido Permeabilidad x, y, z Viscosidad Modulo de Young Modulo de Poinsson Porosidad Compresión del fluido Comprensión de Bulk Comprensión del sólido Captura()

Datos Temporales

Pasos en el tiempo Num. De pasos en el tiempo Valor de Theta Captura()

Valor de Sobrecarga Valor sobrecarga Captura()

Inicio


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V.5 Prototipo en “T” diseño del sistema Después de obtener y tener claro todo lo anterior que son el árbol final MAD, los diagramas de caso de uso y los diagramas de clases se elabora el prototipo en “T”. Este prototipo es de gran importancia para el diseño ya que en el se representan las pantallas que tendrá la interfaz grafica. Las pantallas son explicadas y dibujadas en papel, posteriormente son entregadas a un equipo de personas relacionadas con el sistema, ellas podrán evaluarlas marcando errores y sugerencias para mejorar el diseño y funcionalidad. Cabe señalar que para obtener el diseño final de la interfaz grafica es necesario considerar los métodos de evaluación de interfaces vistos en el capitulo III. El prototipo final en “T” se muestra a continuación. En la primera pantalla del sistema de “Agente de interfaz para un Simulador Geomecánico” tenemos:

Figura V.5 Pantalla inicio Si la contraseña es incorrecta se muestra la pantalla siguiente.

En esta pantalla es necesario que el usuario introduzca su nombre y la contraseña.


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Figura V.6 Pantalla clave

Si es correcta la contraseña se muestra la segunda pantalla.

Figura V.7 Pantalla principal Si la contraseña es correcta seguimos con la captura de información explicando la pantalla anterior tenemos: Los botones activos

Nuevo: Se crea un archivo para la captura de datos. Cuando se pulse el botón Nuevo aparece la pantalla tres y se crea el archivo de texto, posteriormente se activa el botón preprocesador y se podrá iniciar la captura de datos.

Aquí tenemos: Los botones activos Nuevo Abrir Salir Los botones inactivos Preprocesador Procesador: Postprocesador:

Aquí tenemos: Una caja de error Donde nos dice clave incorrecta El agente dice: Intente de nuevo. Tenemos el botón Aceptar del Msbox Que es que se debe usar primero Botones adicionales Aceptar Salir


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Figura V. 8 Pantalla archivo

Abrir: Se abre un archivo de datos .txt o de resultados para visualizarlo y se muestra la pantalla siguiente:

Figura V.9 Pantalla mostrar

Salir: Se sale de sistema si se requiere.

Los botones inactivos son: Preprocesador: Que es para llevar acabo la captura de datos Procesador: Es para llevar acabo el proceso Postprocesador: Es para visualizar los datos de salida

Los Botones que se presentan en la pantalla mostrar son:

Abrir archivo: Abre un archivo y lo visualiza se activan los botones: Imprimir: Se imprime el archivo de datos mostrado. Graficar Excel: Se va a Excel para poder realizar graficas.

Las pantallas para la captura de los datos son cuatro las cuales son mostradas a continuación:

Es accesado el nombre del archivo y se pulsa aceptar.

Aquí podemos editar un archivo las opciones son: Abrir archivo Graficar Regresar Ayuda Salir Imprimir


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Figura V.10 Pantalla geometría En esta pantalla es necesario pulsar el botón nuevo y se inicia con la captura, quedan activos los botones:

Insertar: Cuando pulsamos el botón Insertar tenemos activos los botones: Continuar, Ayuda, Salir Cancelar: Si los datos son cancelados se manda un mensaje de error por el agente

“los datos no serán grabados” y estará activo la opción salir Ayuda: Se presta ayuda cuando el usuario lo requiera, se presenta el agente. Continuar: Si se selecciona la opción continuar se prosigue con la captura de datos

y se muestra la pantalla de captura de datos petrofisicos. Salir: Si se selecciona esta opción en la captura sale del sistema sin guardar los

datos.

Figura V.11 Pantalla petrofisicos

Los botones que se muestran son: Nuevo Insertar Cancelar Continuar Ayuda Salir

Los botones que se muestran son: Insertar Cancelar Continuar Ayuda Salir


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La captura de datos petrofisicos sigue el mismo procedimiento cuando el usuario seleccione cualquier botón. Se prosigue con la captura de los datos temporales.

Figura V.12Pantalla temporales La captura de datos temporales sigue el mismo procedimiento cuando el usuario seleccione cualquier botón. Se prosigue con la captura de los datos de condiciones.

Figura V.13 Pantalla condiciones

Los botones que se muestran son: Insertar Cancelar Continuar Ayuda Salir

Los botones que se muestran son: Insertar Procesador Ayuda Salir


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Esta pantalla es la última para dar término a la captura de los datos después de pulsar el botón insertar se activa el botón del procesador al pulsar este botón se realiza el proceso de los datos y lleva a la pantalla mostrar que se explico anteriormente. Toda la captura de los datos de todas las pantallas están validadas a que se campo numérico si se introduce un carácter se mostrara el agente mencionando el error cometido.


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Conclusiones

En este trabajo se realiza un prototipo del sistema del agente y la interfaz para el simulador geomecánico, Tenemos a un agente que es un programa de computadora que se representar por una animación con ciertas características como hablar y movimientos.

Como parte fundamental en este trabajo se utilizo una metodología MAD basada

en el usuario que es una herramienta indispensable para el diseño de interfaces.

Cabe mencionar que este trabajo involucro la inteligencia artificial, las interfaces graficas y la simulación geomecánica , recordemos que se hablan lenguaje diferentes y por tanto, la dificultad del desarrollo de agente de interfaz

Como parte fundamental en este trabajo se presenta a detalle como se lleva a

cabo el análisis de la tarea del usuario utilizando una metodología conocida como MAD basada en el usuario, y que es una herramienta indispensable para el diseño de interfaces y cualquier diseño que se requiera de sistema para poder obtener sistemas de calidad.

El desarrollo de la tesis me permitió aumentar mis conocimientos en teoría de

agentes y desarrollo de interfaces graficas, además de poder constatar una vez más que la tecnología avanza a paso agigantados y que es necesario ir avanzando de la mano con ella.

Este trabajo puede ser de gran utilidad para todas aquellas personas que se

dediquen al desarrollo de software especialmente al diseño de interfaces graficas.

El desarrollo de esta tesis me reporto satisfacción de desarrollar no solo un trabajo, que conjugo software, hardware e investigación, sino también la redacción de un documento el cual es bastante complicado.

Finalmente, considero que la principal satisfacción dejada por la realización de

esta tesis, es saber el producto del esfuerzo propio, tendrá un uso práctico y servirá de herramienta útil para otros.

Resumen de contribuciones

Se aplico la metodología MAD en el sistema de agente de interfaz que brinda la posibilidad de ser otra manera de realizar análisis y diseño de sistemas.

Una ventaja de aplicar la teoría de agentes es de poder ayudar a un mejor manejo

del sistema ya que el uso del simulador geomecánico es complicado.


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Se presentan los diferentes escenarios que tendrá el sistema llamdo prototipo en T

Se realiza la evaluación del uso la interfaz donde

Es que el uso del simulador será mas fácil, podrá ser utilizadas por personas Resumen de contribuciones


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ANEXOS

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