07 - Simulação Utilizando Programa

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<p>SIMULAÇÃO DE</p><p>SISTEMAS</p><p>PRODUTIVOS</p><p>Gabriela Fonseca Parreira Gregorio</p><p>Utilizando um programa</p><p>de simulação</p><p>Objetivos de aprendizagem</p><p>Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:</p><p> Descrever os principais comandos e funcionalidades de modelos de</p><p>simulação.</p><p> Discutir a aplicação dos comandos de simulação computacional.</p><p> Aplicar os recursos de um modelo de simulação em problemas de</p><p>engenharia.</p><p>Introdução</p><p>Os programas de simulação podem trazer uma série de vantagens</p><p>competitivas para as organizações. Entre essas vantagens, você pode</p><p>considerar a possibilidade de realizar testes e experimentações diversas</p><p>com custo menor do que o de testes em sistemas reais. Além disso, é</p><p>possível gerar resultados que contribuem de forma significativa com o</p><p>processo de tomada de decisão.</p><p>A maioria dos softwares não exige conhecimentos específicos de pro-</p><p>gramação por parte da equipe que trabalha na construção dos modelos</p><p>e na simulação, o que também é uma vantagem. No entanto, é muito</p><p>importante conhecer os comandos principais desses programas, a fim</p><p>de aplicá-los de maneira adequada.</p><p>Neste capítulo, você vai conhecer alguns comandos e algumas funcio-</p><p>nalidades de modelos de simulação. Você também vai estudar a aplicação</p><p>dos comandos de simulação computacional e acompanhar a aplicação</p><p>de alguns recursos em problemas de engenharia.</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Principais comandos e funcionalidades de</p><p>modelos de simulação</p><p>Existem diversas ferramentas computacionais que podem ser aplicadas em</p><p>projetos de modelagem e simulação. Como você deve imaginar, os comandos</p><p>podem sofrer alterações entre elas. Porém, considerando que a maioria dessas</p><p>ferramentas apresenta um ambiente amigável e aplicações intuitivas, modelar</p><p>e simular por meio delas não é uma tarefa muito complexa e difícil quando a</p><p>equipe detém os dados de entrada necessários.</p><p>A seguir, você vai ver alguns comandos de um programa de simulação</p><p>denominado FlexSim. Segundo Zhu et al. (2014), esse programa propicia a</p><p>simulação por meio de figuras 3D e utiliza inteligência artificial para manejar</p><p>os dados, com potenciais aplicações em diferentes segmentos e setores para</p><p>a solução de problemas complexos. Ainda segundo os autores, o FlexSim é</p><p>adequado para a logística de distribuição, transporte, armazenagem, manu-</p><p>fatura, entre outros.</p><p>Entre os comandos e funcionalidades principais do software, você pode</p><p>considerar os listados a seguir (BEAVERSTOCK; GREENWOOD, 2010).</p><p> Build a new model: inicializa a construção de um novo modelo. Para isso,</p><p>é possível utilizar os elementos que estão disponíveis nas bibliotecas</p><p>ou criar novos objetos.</p><p> Reset: inicia o modelo.</p><p> Run: inicia a execução do modelo.</p><p> Stop: interrompe o modelo no final do ciclo do relógio atual. Assim, é</p><p>possível reiniciar a simulação a partir do ponto de parada.</p><p> Step: muda a simulação para o evento posterior programado no modelo.</p><p> Run time: exibe o tempo atual no modelo em unidades de tempo de</p><p>simulação.</p><p> Stop time: define um tempo predeterminado em que a simulação será</p><p>interrompida.</p><p> Speed slider: define o número de unidades de tempo de simulação por</p><p>segundo do tempo real.</p><p> Dashboard: permite personalizar e configurar gráficos.</p><p> Randon number streams: essa opção controla o alcance de números</p><p>aleatórios.</p><p>Em relação aos objetos que constituirão o modelo de simulação, veja os</p><p>comandos e funcionalidades a seguir. Além disso, considere que os objetos</p><p>Utilizando um programa de simulação2</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>podem ser trazidos para o modelo de simulação a partir da biblioteca. Para</p><p>isso, basta clicar em cima do objeto e segurar o botão do mouse enquanto</p><p>arrasta-o na superfície de modelagem ou no layout. Cada um dos objetos</p><p>pode ser movimentado, alterado individualmente e aplicado em formato 3D.</p><p> Create objects: criar novos objetos para uso potencial, além dos que já</p><p>estão disponíveis na biblioteca.</p><p> Rotate objects: rotacionar o objeto em todas as direções.</p><p> Connect objects: conectar objetos no ambiente de simulação. Ligá-los</p><p>de acordo com as dependências existentes no sistema real.</p><p> Resize: alterar o tamanho do objeto.</p><p>Além disso, as propriedades de um objeto podem ser informadas e alteradas</p><p>se você der dois cliques nele. Na nova janela aberta, serão inseridas as novas</p><p>informações.</p><p>No Quadro 1, você pode ver alguns objetos existentes na biblioteca do</p><p>FlexSim e seus respectivos conceitos e aplicações.</p><p>Fonte: adaptado de Braverstock e Greenwood (2010).</p><p>Objetos Significado</p><p>Source (objeto de origem) Cria e libera entidades.</p><p>Sink (dissipador) Recebe e remove entidades.</p><p>Queue (filas) Armazena entidades temporariamente.</p><p>Conveyor Movimenta entidades por</p><p>mais de um caminho.</p><p>Processor Processa ou força o atraso de uma entidade.</p><p>Quadro 1. Alguns objetos disponíveis na biblioteca do Flexsim.</p><p>Além dos objetos apresentados no Quadro 1, existem outros disponíveis</p><p>na ferramenta computacional. A equipe deve selecionar aqueles que são ade-</p><p>quados para representar o sistema real cujo comportamento será simulado.</p><p>Alguns comandos gerais computacionais também se aplicam ao FlexSim.</p><p>Veja os exemplos a seguir.</p><p>3Utilizando um programa de simulação</p><p> Open model: abrir um modelo salvo.</p><p> Save: salvar o modelo construído.</p><p> Zoom in e zoom out: aproximar e afastar o modelo e/ou os seus ele-</p><p>mentos, respectivamente.</p><p> Control Z: desfazer ou voltar ao estado anterior.</p><p> Delete: apagar elemento.</p><p>Por meio dos comandos citados, é possível construir o modelo ao levar</p><p>os elementos para o grid (ambiente) de simulação, promover as conexões</p><p>necessárias e informar as propriedades e atributos. Após construir o modelo</p><p>e imputar todos os dados necessários, é possível rodar e reiniciar a simulação,</p><p>estabelecer períodos de simulação, alterar a experimentação para um próximo</p><p>evento e visualizar os resultados gerados.</p><p>Aplicação dos comandos de simulação</p><p>computacional</p><p>A efi cácia das ferramentas computacionais depende do uso adequado dos</p><p>comandos disponíveis. Muitas vezes, o desconhecimento dos comandos prin-</p><p>cipais pela equipe faz com que as funcionalidades dos programas de simulação</p><p>sejam subutilizadas. A seguir, você vai ver as aplicações de alguns comandos</p><p>do software FlexSim, apresentando suas potenciais utilidades.</p><p>O comando build a new model permite que os modelos necessários sejam</p><p>construídos. Por meio dele, é possível representar sistemas e subsistemas</p><p>distintos e gerar potenciais soluções para problemas complexos de engenharia.</p><p>Até finalizar a construção de um modelo, você pode arrastar todos os objetos</p><p>necessários da biblioteca para o ambiente de simulação segurando o botão e</p><p>arrastando o objeto até o layout.</p><p>Muitas vezes, ao construir um modelo, objetos são inseridos e deletados</p><p>(por meio do comando delete). As análises e a compreensão dos modelos</p><p>podem exigir aproximações e afastamentos (por meio de zoom in e zoom out)</p><p>até que a versão que melhor represente o sistema real seja construída. Para</p><p>tanto, o modelo deve ser verificado e validado.</p><p>Muitas vezes, os modelos são construídos, verificados e alterados, por</p><p>meio de um ciclo, até que a versão final, que representa de forma adequada o</p><p>sistema real, seja validada. Todos os modelos construídos podem ser salvos</p><p>por meio do comando save. Os analistas devem nomear e organizar os modelos</p><p>Utilizando um programa de simulação4</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>salvos com base em boas práticas: os nomes precisam ser significativos e os</p><p>arquivos precisam ser denominados por meio de versões ou datas. Assim, é</p><p>possível resgatar o histórico dos projetos e das decisões tomadas e controlar</p><p>melhor a evolução dos sistemas produtivos.</p><p>Diante do modelo construído e dos eventos definidos, é possível testar</p><p>e experimentar os modelos. O comando run permite dar início aos testes e</p><p>simulações. Por meio dele, é possível</p><p>conhecer o comportamento do sistema</p><p>diante de determinado cenário. Se for necessário interromper o teste, basta</p><p>acionar o comando stop. Sempre que necessário, as interrupções podem ser</p><p>feitas. É muito comum realizar interrupções para discutir problemas, fazer</p><p>indagações e prospectar potenciais soluções. Não existe problema em parar</p><p>a simulação, uma vez que ela pode ser reiniciada a partir do ponto de parada.</p><p>Uma das principais vantagens da simulação é a possibilidade de testar</p><p>vários cenários em um curto espaço de tempo, ou seja, avaliar o que muda</p><p>no comportamento de um sistema a partir de determinado evento. Aspectos</p><p>como a adição de mais um atendente no processo e a redução do tempo de</p><p>ciclo de uma operação podem ser analisados. Para avaliar o comportamento</p><p>do sistema primeiro com um atendente e, posteriormente, com dois atendentes,</p><p>você pode usar o comando step. Esse comando altera a simulação considerando</p><p>os eventos programados.</p><p>Frequentemente, a equipe de analistas deseja definir o tempo de simula-</p><p>ção, ou seja, estabelecer por quanto tempo determinado cenário será testado</p><p>ou experimentado, o que é possível por meio do comando stop-time. Outra</p><p>vantagem da simulação está relacionada à economia de tempo, que é um</p><p>recurso restritivo dentro das organizações. Muitas ferramentas computacio-</p><p>nais permitem determinar a velocidade da simulação ao definir o número</p><p>de unidades de tempo de simulação em função do tempo real (comando</p><p>run speed). Frequentemente, os analistas preferem aumentar a velocidade</p><p>para gerar resultados em menor tempo. Por outro lado, reduzir a velocidade</p><p>permite compreender o comportamento do sistema e identificar potenciais</p><p>problemas.</p><p>Para saber por quanto tempo o modelo está sendo executado, basta ve-</p><p>rificar o comando run time. Por fim, os resultados finais e parciais podem</p><p>ser gerados. As empresas podem personalizar esses resultados por meio de</p><p>relatórios, expressões e gráficos. Este último é uma ferramenta visual que, de</p><p>forma simples, transmite diversas informações aos envolvidos. Os gráficos</p><p>podem ser gerados por meio de dashboards.</p><p>Na Figura 1, você pode ver a disposição de alguns comandos do FlexSim.</p><p>5Utilizando um programa de simulação</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Figura 1. Disposição dos comandos do programa FlexSim.</p><p>Aplicação dos recursos de um modelo de</p><p>simulação em problemas de engenharia</p><p>Os programas de simulação são muito úteis na engenharia, considerando as</p><p>complexidades dos problemas dessa ciência e a preocupação das empresas em</p><p>tomar decisões assertivas. Assim, os engenheiros e outros especialistas com</p><p>competências relacionadas ao uso de ferramentas computacionais de modelagem</p><p>e simulação contam com mais recursos para conduzir as tomadas de decisão</p><p>nas empresas.</p><p>A seguir, você vai ver dois exemplos de aplicações práticas de comandos de</p><p>programas de simulação.</p><p>Aplicação de comandos no projeto de modelagem e</p><p>simulação de uma central de vendas de ingressos</p><p>Considere que, num ponto de venda de ingressos, há muita confusão entre os</p><p>clientes devido ao alto tempo de espera em fi la (cerca de 4 horas). Hoje, a central</p><p>de vendas possui quatro atendentes, em guichês separados, com seus respectivos</p><p>instrumentos de trabalho. A central possui, em média, 170 clientes aguardando</p><p>em fi la por ordem de chegada. O responsável pela central está pensando em</p><p>aumentar o número de guichês. Para tanto, ele solicitou que o sistema fosse</p><p>modelado e simulado para avaliar os resultados.</p><p>Ele deseja simular o sistema com um e com dois guichês, além dos quatro</p><p>já existentes. A ideia é simular o comportamento do sistema por 10 minutos.</p><p>Utilizando um programa de simulação6</p><p>Objetiva também, após 5 minutos de simulação, interromper o processo para</p><p>discutir o comportamento dos modelos com a equipe. A seguir, veja alguns</p><p>comandos que deverão ser aplicados na construção e no teste do modelo.</p><p> Para iniciar a construção do novo modelo, deve-se acionar o comando</p><p>build a new model. Assim, o ambiente de simulação estará disponível</p><p>para a elaboração do modelo.</p><p> Para levar os objetos necessários até o ambiente de modelagem, é preciso</p><p>selecioná-los na biblioteca e segurar o botão arrastando-os até o layout.</p><p>É possível representar a chegada dos clientes, a fila, o atendimento, as</p><p>saídas e todas as conexões existentes entre os elementos.</p><p> Para caracterizar um objeto, é necessário clicar nele duas vezes e imputar</p><p>as informações necessárias.</p><p> Depois de representado o sistema e imputadas todas as informações</p><p>necessárias, o modelo pode ser experimentado por meio do comando run.</p><p> O comando stop permite interromper o modelo aos 7 minutos para discutir</p><p>com a equipe e reiniciar a partir do ponto de parada.</p><p> Ao acionar o comando step, é possível mudar a simulação por meio dos</p><p>seguintes eventos programados: 5 guichês e 6 guichês.</p><p> O tempo de simulação de 10 minutos pode ser estabelecido por meio do</p><p>comando stop-time.</p><p> Os gráficos para análise podem ser gerados por meio do comando de</p><p>dashboards.</p><p> Os resultados e o modelo devem ser salvos adequadamente por meio do</p><p>comando save.</p><p>Aplicação de comandos no projeto de modelagem e</p><p>simulação de uma indústria gráfica</p><p>Considere uma gráfi ca produtora de livros. As operações do processo são revisão</p><p>e diagramação, impressão, encadernação, plastifi cação e organização dos livros</p><p>em caixas. A operação de impressão é considerada pelo engenheiro de produção</p><p>como o gargalo do sistema. Antes dessa operação, existem muitos materiais</p><p>em estoque, o que impacta negativamente os resultados organizacionais. O</p><p>engenheiro precisa defi nir uma solução e apresentá-la para o diretor da empresa,</p><p>que vai avaliar a sua relação custo-benefício.</p><p>O engenheiro pensou em duas soluções potenciais: comprar mais uma impres-</p><p>sora igual à utilizada atualmente no processo, duplicando esse recurso produtivo,</p><p>ou substituir a impressora atual por uma com tempo menor de impressão. A</p><p>7Utilizando um programa de simulação</p><p>seguir, você pode ver a aplicação dos comandos para a construção e o teste do</p><p>modelo do sistema da gráfica.</p><p> A representação do sistema produtivo da gráfica deve ser feita no grid</p><p>por meio do comando build a new model. O engenheiro pode utilizar a</p><p>biblioteca para que os objetos sejam conduzidos ao ambiente de simulação.</p><p> As operações de revisão e diagramação, impressão, encadernação, plasti-</p><p>ficação e organização dos livros em caixas serão representadas por meio</p><p>dos objetos denominados processors.</p><p> A representação dos materiais de origem (insumo principal do produto)</p><p>será feita por meio do recurso source.</p><p> Os materiais aguardando em fila antes da impressora serão representados</p><p>por meio do elemento intitulado queue.</p><p> Ao final do processo, o sink removerá os livros.</p><p> Os elementos do sistema poderão ser ligados por meio das conexões</p><p>(connectors).</p><p> Após a construção do modelo, o comando run possibilitará rodá-lo e</p><p>acompanhar o funcionamento do sistema atual.</p><p> Ao acionar o step, o engenheiro poderá avaliar o comportamento do</p><p>sistema com uma impressora a mais se esse evento já estiver programado.</p><p> Ao acionar o step novamente, o engenheiro poderá avaliar o compor-</p><p>tamento do sistema com uma impressora mais rápida se esse evento</p><p>estiver programado.</p><p> Para interromper o sistema, por qualquer motivo, basta acionar o comando</p><p>stop. Assim, será possível refletir sobre as alternativas e voltar a simular</p><p>a partir do ponto de parada.</p><p> Após todos os testes e experimentos, os resultados devem ser persona-</p><p>lizados de acordo com as necessidades da empresa para que a decisão</p><p>mais adequada seja tomada.</p><p>BEAVERSTOCK, M.; GREENWOOD, A. N W. Simulação aplicada: modelagem e análise</p><p>usando o Flexsim. [S. l., s. n.], 2010.</p><p>ZHU, X. et al. A flexsim-based optimization for the operation process of cold-chain</p><p>logistics distribution centre. Journal of Applied Research and Technology, [s. l.], v. 12, n.</p><p>2, p. 270-278, 2014.</p><p>Utilizando</p><p>um programa de simulação8</p>