06 - Simulaçao de Sistemas Produtivos

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<p>SIMULAÇÃO</p><p>DE SISTEMAS</p><p>PRODUTIVOS</p><p>Gabriela Fonseca Parreira Gregorio</p><p>Modelagem e simulação</p><p>de sistemas</p><p>Objetivos de aprendizagem</p><p>Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:</p><p> Listar os principais conceitos relacionados a sistemas.</p><p> Definir modelagem de sistemas.</p><p> Explicar a aplicação de simulação de sistemas em engenharia.</p><p>Introdução</p><p>A compreensão dos problemas que permeiam as organizações exige</p><p>uma análise sistêmica para a proposição de soluções eficazes. Assim,</p><p>compreender as interações e trocas entre os elementos de um sistema</p><p>é fundamental para a identificação dos gargalos e para a geração de</p><p>alternativas que contribuam com resultados positivos.</p><p>Considerando a complexidade dos problemas, simplificações são</p><p>necessárias para que as análises possam ser feitas e para que alternativas</p><p>de solução sejam geradas. Portanto, a modelagem e a simulação ganham</p><p>força no cenário empresarial.</p><p>Neste capítulo, você vai conhecer o conceito e os componentes de</p><p>um sistema. Além disso, você vai conhecer a modelagem de sistemas e</p><p>verificar a aplicação de técnicas de simulação em engenharia.</p><p>Conceitos de sistemas</p><p>Existem várias defi nições relacionadas a sistemas e, mais especifi camente,</p><p>a sistemas produtivos. Essas defi nições não são recentes, e a visão sistêmica</p><p>da organização ganhou destaque considerando a importância de todos os</p><p>processos, funções e tarefas. Além disso, ela leva em conta a interdependên-</p><p>cia entre eles e o impacto que alterações em um dos elos causam no sistema</p><p>como um todo.</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Segundo Richard et al (1968 apud CHIAVENATO, 2014), um sistema pode</p><p>ser definido como um conjunto de elementos interdependentes que interagem</p><p>entre si, ou como um grupo de coesões combinadas que formam um conglo-</p><p>merado organizado. Já de acordo com Pizza Júnior (1986), um sistema é um</p><p>conjunto de partes que apresentam dependência entre si e desempenham uma</p><p>função determinada. Ainda segundo o autor, tudo aquilo que possui mais de</p><p>uma parte compõe um sistema, desde que haja dependência entre as partes.</p><p>A seguir, veja outras definições de sistema (CHIAVENATO, 2014):</p><p> O sistema é um conjunto de elementos em interação recíproca.</p><p> O sistema é um conjunto de partes reunidas que se relacionam entre si</p><p>formando uma totalidade.</p><p> O sistema é um conjunto de elementos interdependentes, cujo resultado</p><p>final é maior do que a soma de resultados que esses elementos teriam</p><p>caso operassem de maneira isolada.</p><p> O sistema é um conjunto de elementos interdependentes e interagentes</p><p>no sentido de alcançar um objetivo ou finalidade.</p><p> O sistema é um grupo de unidades combinadas que formam um todo</p><p>organizado cujas características são diferentes das características das</p><p>unidades.</p><p> O sistema é um todo organizado ou complexo, um conjunto ou com-</p><p>binação de coisas ou partes, formando um todo complexo ou unitário</p><p>orientado para uma finalidade.</p><p>Assim, três aspectos suportam o conceito de sistema. São eles:</p><p> conjunção de elementos/partes;</p><p> interdependência;</p><p> presença de um objetivo.</p><p>A partir desses elementos, você pode perceber que:</p><p> nenhum elemento constitui um sistema isoladamente;</p><p> é preciso existir troca ou interação entre os elementos que participam</p><p>de determinado sistema;</p><p> a troca ou interação existe entre os elementos uma vez que há um</p><p>objetivo comum entre eles.</p><p>Modelagem e simulação de sistemas2</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Os sistemas podem ser classificados de acordo com a sua constituição, a</p><p>sua natureza e o seu tipo, como você pode ver a seguir (CHIAVENATO, 2014;</p><p>PIZZA JÚNIOR, 1986).</p><p> Quanto à constituição, os sistemas podem ser abstratos/conceituais;</p><p>compostos de conceitos, filosofias, planos e ideias; ou físicos/concretos,</p><p>que são compostos de equipamentos, máquinas objetos, coisas reais.</p><p>Estes podem ser definidos em termos quantitativos de desempenho.</p><p> Quanto à natureza, os sistemas se dividem em naturais e artificiais.</p><p>Os primeiros são os seres vivos e algumas instituições. Os sistemas</p><p>artificiais são as empresas, por exemplo, que são criadas para atender</p><p>a necessidades emergentes.</p><p> Quanto ao tipo, os sistemas podem ser abertos, quando existe interação</p><p>com o ambiente, ou fechados, quando tal interação não existe.</p><p>Por sua vez, um sistema produtivo pode ser compreendido como um</p><p>conjunto de elos ou agentes (empresas, indústrias, organizações e/ou pessoas,</p><p>processos) que interagem de alguma forma, pois possuem, pelo menos, um</p><p>objetivo comum relacionado à produção de bens e serviços. A interação entre</p><p>os elementos que compõem o sistema deve proporcionar uma relação ganha-</p><p>-ganha entre seus elementos.</p><p>Moreira (2011) define sistema de produção como “um conjunto de atividades e</p><p>operações inter-relacionadas envolvidas na produção de bens (caso de indústrias) ou</p><p>serviços”. Ainda segundo o autor, o sistema de produção é uma entidade abstrata,</p><p>porém muito útil para dar uma ideia de totalidade. Na Figura 1, a seguir, você</p><p>pode ver os elementos que compõem um sistema de produção.</p><p>Figura 1. Sistema de produção.</p><p>3Modelagem e simulação de sistemas</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>No sistema produtivo representado na Figura 1, os fornecedores disponi-</p><p>bilizam tanto os recursos que sofrerão transformação (como a matéria-prima)</p><p>como os recursos que serão utilizados para transformar os insumos em produtos</p><p>e/ou serviços. O processo de transformação é constituído de máquinas, equipa-</p><p>mentos e pessoas que, organizados, transformam e agregam valor às entradas.</p><p>As saídas do processo seguem para os clientes intermediários ou finais.</p><p>Fazem parte desse sistema a sociedade, o governo e o ambiente físico, que</p><p>influenciam a organização do sistema produtivo. Como você pode imaginar,</p><p>compreender o sistema produtivo é o ponto de partida para a identificação de</p><p>problemas e oportunidades de melhorias organizacionais.</p><p>A análise sistêmica das empresas permite revelar o “geral no particular”, indicando as</p><p>propriedades gerais das organizações de maneira global e totalizante (CHIAVENATO, 2014).</p><p>Modelagem de sistemas</p><p>Pela sua própria natureza, a gestão da produção em sistemas produtivos é um</p><p>campo fértil e adequado para a aplicação de procedimentos formais de análise</p><p>de problemas de decisão. Tomar decisões é, talvez, a tarefa mais difícil nas</p><p>organizações. Essa tarefa cabe ao gerente e é o principal elemento que o dis-</p><p>tingue dos outros colaboradores, uma vez que envolve uma situação-problema</p><p>com diversas alternativas de solução (MOREIRA, 2011).</p><p>A análise e a solução de problemas dos sistemas podem ser facilitadas por</p><p>meio da construção de modelos, ou seja, por meio da modelagem de sistemas.</p><p>A modelagem é um meio utilizado para a representação formal dos processos</p><p>organizacionais, retirando a subjetividade por meio da representação de todos</p><p>os requisitos necessários.</p><p>Um modelo é uma representação simplificada da realidade (LIMA et al.,</p><p>2009). Assim, modelar um sistema consiste em construir uma representação</p><p>do sistema real que possibilite realizar experimentos e avaliar os resultados</p><p>sem interferir no modelo real (LAW; KELTON, 2000). É a possibilidade de</p><p>realizar diversos experimentos e de avaliar resultados que auxilia no processo</p><p>de tomada de decisão.</p><p>Modelagem e simulação de sistemas4</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Para Moreira (2011), a modelagem é o processo de transformar os dados de</p><p>um problema e organizá-los segundo as necessidades formais de um modelo</p><p>matemático. Segundo Lima et al. (2009), alguns pontos influenciam o processo</p><p>de modelagem, como você pode ver a seguir.</p><p> Escolha do nível adequado de abstração: deve considerar informa-</p><p>ções relevantes ao objeto em estudo e desconsiderar informações não</p><p>pertinentes. Ela depende do propósito do modelo.</p><p> Escolha da linguagem utilizada para a representação do modelo:</p><p>deve considerar</p><p>a linguagem mais adequada para a descrição das</p><p>representações.</p><p>A Figura 2 ilustra as vantagens da construção de modelos.</p><p>Figura 2. Vantagens da construção de modelos.</p><p>Como você pode ver na Figura 2, a construção de modelos torna a situação</p><p>real mais simples, de forma que as experimentações sejam feitas e auxiliem</p><p>no processo de tomada de decisão.</p><p>Segundo Moreira (2011), existem três tipos de modelos, veja a seguir:</p><p> Icônicos: são réplicas físicas de um objeto real, que podem ser do mesmo</p><p>tamanho ou de tamanhos diferentes, como as maquetes.</p><p> Analógicos: são modelos físicos que não conservam a forma do objeto</p><p>que está sendo representado, como os termômetros.</p><p> Matemáticos: são aqueles em que determinada situação-problema ou</p><p>as propriedades de um objeto são concebidas por meio de símbolos e</p><p>variáveis matemáticas, passíveis de manipulação na busca de uma solução.</p><p>5Modelagem e simulação de sistemas</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>A modelagem é amplamente utilizada na indústria. Ela permite a investigação</p><p>de processos sem promover interferências nas operações reais. Isso contribui</p><p>com o processo de tomada de decisão, tornando-o mais ágil e menos custoso.</p><p>Simulação de sistemas em engenharia</p><p>A engenharia lida, rotineiramente, com problemas complexos que demandam</p><p>a avaliação de alternativas que conduzem à melhor decisão. Avaliar o impacto</p><p>de alterações de uma parte ou elo do sistema nos demais ou da mudança de</p><p>uma variável no sistema como um todo auxilia na proposição de soluções</p><p>mais adequadas.</p><p>Após a construção de um modelo, que é a representação da realidade de</p><p>forma simplificada, a simulação permite testar o seu comportamento sob</p><p>inúmeras situações e condições. Segundo Harrell e Donald (2000 apud ANTO-</p><p>NELLI; CASSOLO; YAMADA, 2015), a simulação é um recurso que auxilia</p><p>na obtenção de soluções. Ela representa diversos meios e recursos produtivos</p><p>com suas relações e interações, gerando informações que auxiliam na tomada</p><p>de decisões sobre o que fazer e quando fazer.</p><p>De acordo com Moreira (2011, p. 28),</p><p>[...] a simulação envolve a construção de um modelo e o seu teste, ou seja, a</p><p>sua operação e o seu comportamento sob variadas condições. A ideia básica</p><p>é estudar tentativamente o comportamento do modelo, visando a obter solu-</p><p>ções ou conhecer melhor as condições de operação da realidade que se está</p><p>representando pelo modelo.</p><p>Embora seja um consenso entre os autores que a simulação faz uma simplifica-</p><p>ção da realidade, Chiwf e Medina (2006) afirmam que ela não traz desvantagens</p><p>para as análises, pois os modelos simulados aproximam-se da realidade.</p><p>Na engenharia, a simulação é amplamente utilizada, uma vez que é tarefa</p><p>dessa ciência solucionar problemas de alta complexidade, que envolvem inú-</p><p>meras variáveis, principalmente problemas relacionados à gestão da produção</p><p>e da operação. A utilização de técnicas de simulação em engenharia tem as</p><p>seguintes vantagens:</p><p>Modelagem e simulação de sistemas6</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p>Roger Santos</p><p>Highlight</p><p> simplifica a situação real;</p><p> permite a visão sistêmica das operações;</p><p> apresenta baixo custo, portanto é mais viável do ponto de vista financeiro;</p><p> permite testar inúmeras hipóteses;</p><p> dá confiabilidade aos resultados, se comparados à realidade;</p><p> possibilita prever o comportamento do sistema diante de situações de</p><p>alto risco.</p><p>Existem várias ferramentas computacionais que podem ser utilizadas na simulação. É o</p><p>caso de: Arena, Promodel e Flexsim. Essas ferramentas permitem construir modelos e</p><p>simular sistemas de produção reais para que a equipe identifique possíveis problemas</p><p>e avalie alternativas de soluções.</p><p>Segundo Harrel et al. (2002), uma das principais vantagens da simulação,</p><p>que se aplica também à engenharia, é a possibilidade de fazer testes sem</p><p>interromper ou perturbar o sistema real. No entanto, a aplicação de simula-</p><p>ção nas indústrias exige treinamento da equipe, disponibilidade de dados e</p><p>investimento em ferramentas adequadas ao cenário.</p><p>Veja alguns exemplos de aplicações de simulação em engenharia:</p><p> definição de capacidade produtiva;</p><p> projeção de tempo de atendimento;</p><p> projeção de tempo de produção;</p><p> projeção de estoques;</p><p> previsão de utilização de recursos;</p><p> representação de fluxo de materiais;</p><p> representação de fluxo de pessoas;</p><p> dimensionamento de filas.</p><p>Na Figura 3, a seguir, veja uma representação estática de um sistema de</p><p>produção que contém esteiras. A representação foi elaborada no software</p><p>Flexsim.</p><p>7Modelagem e simulação de sistemas</p><p>Figura 3. Simulação elaborada no Flexsim.</p><p>Fonte: Flexsim (2019).</p><p>A simulação permite estudar, em um ambiente virtual, o comportamento</p><p>estático e dinâmico que envolve determinado problema. Assim, ela permite</p><p>avaliar as respostas do sistema diante de determinadas condições que irão</p><p>ocorrer no mundo real (LODER; BENDER, 2007).</p><p>ANTONELLI, G.; CASSOLO, A.; YAMADA, M. Análise da simulação de uma linha de pro-</p><p>dução no segmento da confecção industrial com o software flexsim. Revista Produção</p><p>Industrial & Serviços, v. 1, n. 2, 2014. Disponível em: http://www.dep.uem.br/gdct/index.</p><p>php/rev_prod/article/view/122. Acesso em: 9 abr. 2019.</p><p>CHIAVENATO, I. Introdução à teoria geral da administração. 9. ed. São Paulo: Manole. 2014.</p><p>CHWIF, L.; MEDINA, A. C. Modelagem e simulação de eventos discretos. São Paulo: Saraiva,</p><p>2006.</p><p>FLEXSIM. Utah: Flexsim Software Products, 2019. Disponível em: https://www.flexsim.</p><p>com/. Acesso em: 9 abr. 2019.</p><p>HARREL, C. R.; MOTT, J. R. A.; BATEMAN, R. E.; BOWDEN, R. G.; GOGG, T. J. Simulação:</p><p>otimizando os sistemas. 2 ed. São Paulo: IMAM, 2002. 136p.</p><p>LAW, A. M.; KELTON, D. W. Simulation modeling and analysis. 3. ed. New York: McGraw-</p><p>-Hill, 2000.</p><p>Modelagem e simulação de sistemas8</p><p>LIMA, T. et al. Modelagem de sistemas baseada em agentes: alguns conceitos e ferra-</p><p>mentas. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSOREAMENTO REMOTO, 14., 2009. Anais [...].</p><p>Natal: INPE, 2009.</p><p>LODER, L.; BENDER, F. O uso de programas de simulação em cursos de engenharia:</p><p>possibilidades e necessidades. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO EM ENGE-</p><p>NHARIA, 35., 2007. Anais [...]. Curitiba, 2007.</p><p>MOREIRA, D. A. Administração da produção e operações. 2. ed. São Paulo: Cengage</p><p>Learning, 2011.</p><p>PIZZA JÚNIOR, W. Considerações sobre a teoria geral de sistemas. Revista Administração</p><p>Pública, v. 20, n. 2, 1986. Disponível em: http://bibliotecadigital.fgv.br/ojs/index.php/</p><p>rap/article/view/10026. Acesso em: 9 abr. 2019.</p><p>9Modelagem e simulação de sistemas</p>