Prévia do material em texto
Modelos de simulação de eventos discretos com Arena Você conhecerá os softwares de simulação e o software Rockwell Arena, avaliando a inferência estatística de seu módulo Input Analyzer. Prof. Mauro Rezende Filho 1. Itens iniciais Propósito Arena é um software de simulação de eventos discretos muito utilizado para modelar e analisar sistemas complexos. Conhecer esse software é fundamental para profissionais que trabalham com modelagem, simulação e otimização de processos produtivos discretos. Preparação Antes de iniciar seus estudos, baixe o software Arena para poder replicar o conteúdo e os exercícios apresentados. É possível baixar o Arena no site, uma versão para estudantes com algumas limitações. A versão que vamos utilizar em nosso estudo é a 16.0. Tente baixar essa mesma versão, pois a Rockwell modifica alguns elementos a cada versão. Você também poderá baixar todos os vídeos e modelos do Arena apresentados no seguinte link. Objetivos Reconhecer os softwares de simulação, com ênfase no Arena. Analisar eventos discretos usando o software Rockwell Arena. Avaliar a inferência estatística com o software Input Analyzer. Introdução Olá! Antes de começarmos, assista ao vídeo e veja uma breve introdução sobre os assuntos que serão trabalhados neste material, como softwares de simulação, software Rockwell Arena e a inferência estatística com o software Input Analyzer. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. • • • https://www.rockwellautomation.com/pt-br/products/software/arena-simulation.html https://www.rockwellautomation.com/pt-br/products/software/arena-simulation.html https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07574/Modelos.zip https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07574/Modelos.zip 1. Softwares de simulação A importância dos softwares de simulação de processos Neste vídeo, você verá diversos softwares para simulações financeiras, com ênfase no software Arena. Confira! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Softwares de simulação Neste vídeo, você verá uma apresentação dos software de simulação de processos de manufatura no Arena. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Existem muitos softwares de simulação disponíveis para várias aplicações, veja: Simulação financeira MATLAB, Mathcad, Crystal Ball, Palisade Tools Simulação de processos Arena, ExtendSim, Simio, Quest, Promodel Simulação de sistemas dinâmicos Simulink, Dymola, Modelica Simulação de mecânica ANSYS, Abaqus, SolidWorks Simulation Simulação de circuitos elétricos LTSpice, Proteus, TINA Muitos, não é mesmo? Mas são apenas alguns exemplos. Há ainda muitos outros softwares de simulação disponíveis, e é importante que você saiba que a escolha do software deve atender a uma necessidade específica. Softwares de simulação são programas que imitam o comportamento de sistemas reais ou hipotéticos a fim de prever ou estudar seu desempenho em situações futuras ou condições controladas. São utilizados em vários campos, incluindo engenharia, finanças, ciência, logística, manufatura, medicina e em âmbito militar. A simulação permite que os usuários experimentem e testem ideias, projetos ou sistemas em um ambiente virtual antes de investir tempo, dinheiro ou recursos em soluções reais. Além disso, pode identificar problemas, aperfeiçoar designs, otimizar processos e melhorar a eficiência. Vamos fazer uma breve apresentação de alguns desses softwares. Softwares para simulação financeira Veremos os exemplos detalhadamente. Vamos lá! Matlab É um software de computação numérica e visualização, comumente utilizado para análise de dados financeiros e modelagem de sistemas, validação de hipóteses e desenvolvimento de algoritmos de negociação. A simulação financeira com o Matlab permite modelar e testar estratégias financeiras, como análise de investimentos, modelagem de preços de ativos e análise de risco. O software fornece uma gama de ferramentas de matemática e estatística que podem ser aplicadas a problemas financeiros. Além disso, o Matlab tem uma grande comunidade de usuários e de recursos, como pacotes financeiros pré-construídos, usados para acelerar o processo de desenvolvimento de soluções financeiras. Mathcad É um software de cálculo e simulação técnica que permite que os usuários modelem e solucionem problemas financeiros com uma combinação de notação matemática, gráficos e tabelas. A simulação com Mathcad permite aos usuários modelar e testar diferentes estratégias financeiras, como análise de investimentos, modelagem de preços de ativos e análise de risco. Mathcad também fornece ferramentas para análise de dados, como suporte a planilhas e gráficos. Além disso, tem uma interface intuitiva que permite aos usuários visualizar facilmente os resultados de suas simulações financeiras. Crystal Ball É um software de simulação específico que permite aos usuários modelar e prever o desempenho financeiro de projetos ou investimentos, muito utilizado em áreas como gestão de projetos, finanças, vendas e gerenciamento de operações. Sua simulação permite modelar e testar diferentes cenários financeiros, avaliar o impacto de incertezas em projetos ou investimentos e identificar riscos financeiros. Crystal Ball tem uma interface de usuário intuitiva e oferece uma gama de recursos, incluindo suporte a modelos estatísticos, análise de sensibilidade e visualização de resultados. Além disso, é integrado com outras ferramentas financeiras, como planilhas de Excel, permitindo o trabalho com dados financeiros existentes, com a facilidade de incorporar resultados em suas análises financeiras. Palisade Tools É uma empresa que oferece software de simulação financeira, incluindo o popular pacote @RISK. Esse software, integrado com o Excel, permite aos usuários modelar e analisar incertezas em projetos financeiros, como investimentos, orçamentos e projetos de negócios. Com @RISK, os usuários simulam cenários possíveis e avaliam o impacto das incertezas nos resultados financeiros esperados. Além disso, o software também oferece recursos de análise de sensibilidade e visualização de resultados para ajudar os usuários a compreender melhor as implicações de suas decisões financeiras. Softwares para simulação de processos Estes softwares podem ser exemplificados da seguinte forma: Arena Permite simulação com modelagem e análise de processos de negócios em um ambiente virtual. Os usuários podem criar modelos detalhados dos seus processos, incluindo recursos, equipamentos, fluxos de trabalho e interações entre os elementos. A partir daí, podem simular diferentes cenários e avaliar o impacto das decisões de negócios nos resultados do processo. A simulação de processos com o Arena permite visualizar e analisar performances de seus processos em tempo real, identificar gargalos e pontos de melhoria, e testar soluções de otimização antes de implementá-las na vida real. Além disso, oferece recursos de análise de sensibilidade e visualização de resultados para ajudar a compreender melhor as implicações de suas decisões. ExtendSim É uma ferramenta de simulação de sistemas dinâmicos que permite aos usuários modelar, analisar e otimizar processos de negócios. É bastante utilizado em vários setores, como manufatura, logística e atendimento ao cliente e saúde. A simulação de processos permite criar modelos detalhados de processos, incluindo recursos, equipamentos, fluxos de trabalho e interações entre os elementos. A partir daí, é possível simular diferentes cenários e avaliar o impacto das decisões de negócios nos resultados do processo. O ExtendSim também oferece recursos avançados de análise de sensibilidade e otimização, bem como visualização de resultados para ajudar os usuários a compreender melhor as implicações de suas decisões. O ExtendSim é uma ferramenta valiosa para empresas que desejam melhorar a eficiência e a eficácia de seus processos de negócios antes de implementar mudanças na vidado modelo central Modelo Tela de exibição de dados inferior Bloco Create Bloco Process Duração do processamento Tipo de distribuição de tempo de processamento Bloco Decide Operadores de comparação Operadores booleanos Bloco Assign Bloco Dispose Operador .EQ. , == Operador .NE. , Operador .LT. , Operador .LE. , = Operador .AND., \&\& Operador .OR., | | Operador ** Operador * Operador + Operador - Operador / Definições importantes em simulação Entidade Na linha de produção No sistema de saúde Variável Entrada Estado Saída Atributo Na linha de produção No sistema de saúde Aplicações com o software Arena Conteúdo interativo Exemplo 1: Posto de pedágio em uma rodovia Atenção Solução Simulando com o Arena – Exemplo 1 Conteúdo interativo Exemplo 2: Processo de seleção de estudantes Passo 1 Passo 2 Passo 3 Passo 4 Solução Simulando com o Arena – exemplo 2 Conteúdo interativo Exemplo 3: Análise do processo de avaliação de seleção de recursos humanos Solução Simulando com o Arena – exemplo 3 Conteúdo interativo Exemplo 4: Produção de uma empresa de confecções Solução Simulando com o Arena – exemplo 4 Conteúdo interativo Exemplo 5: Processo de produção de geladeiras Passo 1 Passo 2 Passo 3 Passo 4 Passo 5 Solução Simulando com o Arena – exemplo 5 Conteúdo interativo Exemplo 6: Indústria de automóveis Solução Simulando com o Arena – exemplo 6 Conteúdo interativo Teoria na prática Conteúdo interativo Mão na massa Questão 5 Verificando o aprendizado 2. Software Rockwell Arena Simulação de eventos discretos com o ARENA Conteúdo interativo Animação do processo no Arena Passo 1 Passo 2 Passo 3 Passo 4 Passo 5 Passo 6 Draw (desenho) Resource (recurso) Animate (animar) Atenção Módulo Station Módulo Leave Módulo PickStation Template Enter Exemplo 1: Produção de uma empresa de confecções Conteúdo interativo Conteúdo interativo Solução Simulando o tempo e a produção em uma confecção de roupas Conteúdo interativo Exemplo 2: Sistema de pagamento em um pedágio Solução Simulando o sistema de pagamento em um pedágio Conteúdo interativo Templates especiais Match Request Transport Free Exemplo 3: Processo em um almoxarifado Solução Simulando processo em um almoxarifado Conteúdo interativo Teoria na prática Conteúdo interativo Mão na massa Verificando o aprendizado 3. Inferência estatística com Input Analyzer Inferência estatística com o módulo Input Analyzer do Arena Conteúdo interativo Input Analyzer do Arena Conteúdo interativo Dados históricos Funcionamento do sistema Distribuições teóricas Distribuições empíricas Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Exemplo 1: Dados de intervalos de chegada Solução Inferência estatística com Input Analyzer - Exemplo 1 Conteúdo interativo Exemplo 2: Dados em uma máquina Solução Inferência estatística com Input Analyzer - Exemplo 2 Conteúdo interativo Verificando o aprendizado 4. Conclusão Considerações finais Explore + Referênciasreal. Simio É uma plataforma de simulação de processos que permite a modelagem, análise e otimização de sistemas complexos. É utilizado principalmente na indústria para ajudar na tomada de decisões relacionadas com logística, manufatura, gerenciamento de recursos e outros aspectos de negócios. Com Simio, é possível simular a dinâmica de um sistema ao longo do tempo, testar cenários diferentes e avaliar o impacto das mudanças antes de implementá-las na vida real. Isso permite uma melhor compreensão das interações entre elementos do sistema e uma análise mais precisa das implicações financeiras e operacionais das decisões. Quest É uma plataforma de simulação de processos que permite modelar e simular sistemas complexos em um ambiente de software de fácil utilização. É utilizado principalmente na indústria para ajudar na tomada de decisões relacionadas com logística, manufatura, gerenciamento de recursos e outros aspectos de negócios. Com o Quest é possível simular a dinâmica de um sistema ao longo do tempo, testar cenários diferentes e avaliar o impacto das mudanças antes de implementá-las na vida real. Isso permite uma melhor compreensão das interações entre diferentes elementos do sistema e uma análise mais precisa das implicações financeiras e operacionais das decisões. Além disso, a plataforma fornece uma gama de recursos de análise, como gráficos, relatórios e visualizações em tempo real, para ajudar os usuários na compreensão e interpretação dos resultados da simulação. Promodel É uma plataforma de simulação de processos que permite modelar, analisar e otimizar sistemas complexos em um ambiente de software intuitivo. É utilizado em uma gama de indústrias, incluindo manufatura, logística, saúde e outros setores de negócios. Com Promodel, é possível simular a dinâmica de um sistema ao longo do tempo, testar cenários diferentes e avaliar o impacto das mudanças antes de implementá-las na vida real. Isso permite uma melhor compreensão das interações entre diferentes elementos do sistema e uma análise mais precisa das implicações financeiras e operacionais das decisões. A plataforma também fornece diversos recursos de análise, incluindo gráficos, relatórios e visualizações em tempo real, para ajudar na compreensão e interpretação dos resultados da simulação. Os demais softwares estão fora do escopo do nosso estudo. Mas, se você quiser conhecer mais algum deles, basta uma simples consulta à internet. Software Arena Neste vídeo, você verá uma apresentação do software Arena e será possível compreender como são desenvolvidos os modelos desse software. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. O principal componente do Arena utiliza o código de programação de simulação Siman. É um pacote de software com base gráfica que permite que os modelos sejam desenvolvidos rapidamente e animados com facilidade. O segundo componente do Arena é o Input Analyzer. Esse pacote de software ajusta os dados de entrada. O último componente do Arena é o Output Analyzer, que analisa e compara estatisticamente as medidas de saída de desempenho. O Arena pode ser utilizado em uma variedade de níveis, observe! 1 Nível inferior Neste nível, o praticante é responsável por designar estruturas individuais conhecidas como blocos de modelo e elementos experimentais. Os blocos de modelo controlam o fluxo de entidades por meio do modelo. Os elementos experimentais definem as características dos diferentes componentes. Os blocos e elementos de nível inferior são inicialmente mais difíceis de usar, mas eles oferecem mais flexibilidade em estruturas de alto nível. 2 Nível superior Neste nível, o profissional pode usar processos ou módulos personalizados. Há vários módulos de baixo custo combinados para processos comumente encontrados. Os componentes de nível superior são um pouco mais fáceis de usar, porém não apresentam flexibilidade para aplicativos específicos. O Arena opera em vários sistemas operacionais Windows. Sua interface contém a barra de menu normal e barras de ferramentas de ícones; uma barra de projeto no lado esquerdo da tela; uma visualização de modelo no centro; e uma visualização de dados na parte inferior. Veja uma imagem que ilustra a tela de abertura do Arena: Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem abaixo. Janela de abertura da Arena. Agora é hora de detalharmos os itens da imagem. Vamos lá! Barra de menus É onde tem os menus usuais de arquivo, edição, exibição e ajuda. Algumas das funções mais comuns são duplicadas na barra de ícones. Além das funções normais, a barra também contém funções específicas para controlar execuções de simulação e links para iniciar outros programas relacionados ao Arena. Barra de ferramentas do projeto no lado esquerdo da tela É onde tem diferentes estruturas que o profissional usará para construir o projeto de simulação. Existem vários painéis que correspondem aos diferentes tipos de estruturas disponíveis. Se determinado painel necessário não aparecer, o profissional pode clicar com o botão direito do mouse acima da barra de ferramentas do projeto para carregar os painéis corretos. Tela de visualização do modelo central É o local onde o profissional passará a maior parte do tempo de construção do modelo. Essa área é usada para construir o modelo estrutura por estrutura. Modelo É construído arrastando as estruturas da barra de ferramentas do projeto, no lado esquerdo da tela, para a visualização do modelo. O fluxo é estabelecido conectando as estruturas individuais. Como diferentes tipos de estrutura estão disponíveis, é essencial que o praticante tente manter essa área o mais organizada possível. Tela de exibição de dados inferior É uma tela que pode ser usada pelo profissional para alterar os valores de diferentes componentes usados no modelo. Para nossos propósitos introdutórios, dispensaremos o uso da tela de exibição de dados no momento. Para aumentar nosso espaço de modelagem, será útil minimizar o tamanho da tela de exibição de dados ou eliminá-la. No entanto, ainda estará disponível para uso pelo praticante, no caso de ser considerado útil. Para simular qualquer sistema no Arena, você precisa conhecer e descrever: Estações de trabalho, nas quais as etapas do processo (eventos do sistema) serão representadas pelos módulos template. Fluxo dentro do sistema, que será representado pelos conectores. Informações de duração, distância e velocidade, inseridas na área da planilha de cada quarteirão ou por meio de janelas específicas com um duplo clique no módulo desejado. Há um número enorme de blocos de modelos disponíveis para o praticante no Arena. É provável que, ao longo da carreira do profissional, apenas uma fração desses blocos disponíveis seja utilizada. O número de blocos usados com frequência é correspondentemente menor. Veremos, a seguir, os mais comuns. Bloco Create É usado para criar entidades (produtos, clientes, pedidos etc.) que serão processadas no modelo de simulação. Define as características iniciais de uma entidade, como seu tipo, propriedades, recursos necessários, tempo de chegada e prioridade. E as entidades criadas pelo bloco Create são geralmente usadas como entrada para outros blocos de processamento no modelo. O bloco de entrada é usado principalmente para criar entidades iniciais. Ele pode ser configurado para criar entidades, em momentos específicos, ou de acordo com uma distribuição aleatória de chegada. Também pode ser usado para criar entidades em resposta a eventos específicos que ocorrem no modelo, como a chegada de um cliente em uma loja ou a recepção do pedido de um fornecedor. Observe na imagem: Bloco Create. Bloco Process • • • Modela o processamento de entidades no modelo de simulação. As entidades criadas são direcionadas para um bloco “Process” para serem processadas. Este bloco pode representar qualquer tipo de processo, como o processamento de um pedido em um centro de atendimento; a produção de um produto em uma linhade produção; ou a análise de dados em um sistema de computador. O bloco Process possui duas propriedades principais, veja: 1 Duração do processamento É a quantidade de tempo que uma entidade leva para ser processada pelo bloco Process. 2 Tipo de distribuição de tempo de processamento É dividida em determinística (duração fixa de processamento) ou aleatória (duração de processamento que segue uma distribuição de probabilidade específica). O bloco Process também pode ser configurado para ter múltiplas filas de espera, o que permite o processamento simultâneo de várias entidades. Esse bloco também pode ser configurado com lógica adicional, como condições de saída para determinar para onde a entidade será enviada após o processamento. Veja na imagem: Bloco Process. Bloco Decide Modela a tomada de decisão com base em condições lógicas no modelo de simulação. É usado para definir regras ou condições que determinam o fluxo das entidades pelo modelo, dependendo de características, propriedades ou eventos que ocorram. O bloco avalia uma condição ou uma expressão lógica e encaminha a entidade para determinado bloco ou destino. Esse bloco pode ser usado para definir diferentes caminhos ou rotas para as entidades no modelo, com base em uma variedade de critérios, como: tempo de espera, prioridade, tipo de entidade, recursos disponíveis etc. O bloco Decide pode ser configurado para executar diferentes tipos de operadores lógicos, como: Operadores de comparação Operadores que podem ser exemplificados por: “maior que”, “menor que”, “igual a”. Operadores booleanos Operadores que podem ser exemplificados por: “E”, “OU”, “NÃO”. O bloco Decide também pode ser usado em combinação com outros blocos de simulação, como o Create e o Process, com a finalidade de definir fluxos de trabalho e cenários específicos no modelo. Veja a imagem: Bloco Decide. Bloco Assign É usado para atribuir valores a uma variável. Encontra-se na seção Process Modeling do Arena e é representado por um ícone com o símbolo “=”. Ao usar o bloco Assign, o usuário pode especificar o nome da variável que deseja atualizar e o valor que deseja atribuir. A variável pode ser global, local ou de objeto, dependendo da finalidade do modelo. O bloco Assign pode ser usado para vários fins no Arena, como: Atualizar contadores. Definir tempos de chegada de clientes. Atualizar parâmetros de simulação. Definir valores de recursos. Para usar, basta arrastá-lo para a janela de fluxograma, definir a variável que deseja atualizar e o valor a ser atribuído. Em seguida, é preciso conectar o bloco a outros blocos de processo e executar a simulação. Veja na imagem: • • • • Bloco Assign. Definindo alguns termos da imagem, temos: Assignments: É onde são especificadas as tarefas que serão feitas quando uma entidade executa o módulo. Type: É o tipo de tarefa a ser feita, e outros podem incluir variáveis do sistema, tais como a capacidade de recursos ou tempo final da simulação. Variable Name: É o nome da variável a que será atribuído um novo valor quando uma entidade entra no módulo. New Value: É o valor do atributo, variável ou variável do sistema. Bloco Dispose É usado para remover entidades do modelo de simulação depois que passaram por todos os processos necessários, e para indicar o fim do ciclo de vida de uma entidade no modelo de simulação. Pode ser configurado para eliminar a entidade imediatamente ou após um período de tempo especificado. Isso permite que o modelo simule situações em que as entidades permanecem no sistema por um período após o processamento, antes de serem eliminadas. Além disso, o bloco Dispose também pode ser usado para coletar estatísticas sobre o desempenho do modelo, o que inclui informações como: Tempo total das entidades no sistema Número de entidades processadas Taxa de processamento Tempo médio de espera O bloco Dispose é usado em combinação com os blocos Create e Process para modelar cenários de simulação mais realistas. Quando as entidades são criadas, passam pelo processamento e, finalmente, são descartadas. O modelo pode simular o comportamento do sistema ao longo do tempo, incluindo o impacto do tempo de espera, a capacidade de processamento e outros fatores que afetam o desempenho. Veja na imagem: • • • • • • • • Bloco Dispose. Vejamos agora os operadores lógicos do Arena. Operador .EQ. , == Realiza a operação igual. Operador .NE. , Realiza a operação diferente. Operador .LT. , Realiza a operação maior que. Operador .LE. , = Realiza a operação maior ou igual que. Operador .AND., \&\& Realiza a operação e. Operador .OR., | | Realiza a operação ou. Operador ** Realiza a operação exponenciação. Operador * Realiza a operação multiplicação. Operador + Realiza a operação adição. Operador - Realiza a operação subtração. Operador / Realiza a operação divisão. Definições importantes em simulação Entidade Em simulação de processos, é um objeto ou elemento que representa algo concreto ou abstrato sendo modelado. A entidade pode ser: Cada entidade tem um conjunto de propriedades ou atributos que define seu comportamento e suas interações com outras entidades no sistema. A entidade pode sofrer variação de acordo com o ambiente em que está, por exemplo: Objeto físico Como um produto em uma linha de produção, um paciente em um hospital ou um veículo em uma rodovia. Objeto abstrato Como uma ordem de compra ou uma mensagem em uma rede de comunicação. Na linha de produção Neste caso, uma entidade “produto” pode ter atributos como tempo de processamento, tempo de espera em filas, quantidade de recursos consumidos, entre outros. No sistema de saúde Neste caso, uma entidade “paciente” pode ter atributos como idade, estado de saúde, histórico médico, entre outros. As entidades podem ser criadas e destruídas dinamicamente durante a simulação, dependendo do comportamento do sistema e dos eventos que ocorrem. As interações entre as entidades e com o ambiente são definidas por meio de regras ou lógicas de comportamento programadas no modelo de simulação. O uso correto das entidades é essencial para garantir a precisão e a validade dos resultados da simulação. Isso permite que o modelo reflita adequadamente o comportamento do sistema real, considerando a dinâmica das interações entre objetos ou entidades e suas propriedades específicas. Variável Em simulação de processos, a variável é uma grandeza que pode assumir diferentes valores ao longo do tempo e influenciar o comportamento do sistema modelado. As variáveis podem ser de diferentes tipos, como: Entrada Representam as informações que entram no sistema. Estado Representam as informações internas do sistema. Saída Representam as informações que saem do sistema. As variáveis podem ser quantitativas ou qualitativas e medidas em diferentes unidades, como tempo, distância, temperatura etc. Algumas podem ter uma distribuição de probabilidade conhecida, enquanto outras são aleatórias ou estocásticas. No contexto da simulação de processos, as variáveis são importantes para representar o comportamento dinâmico do sistema e permitem avaliar seu desempenho em diferentes cenários e condições. A análise dessas variáveis auxilia a identificação de gargalos, pontos críticos e áreas de melhoria no sistema, e pode ser usada para otimizar o sistema e melhorar seu desempenho. Atributo Em simulação de processos, um atributo é uma característica ou propriedade específica de cada objeto ou entidade no modelo, que pode ter diferentes atributos influenciando seu comportamento e suas interações com outros objetos ou entidades do sistema. O atributo pode sofrer variação de acordo com o ambiente em que está, por exemplo: Na linha de produção Neste caso, cada item produzido pode ter atributos como: tempo necessário para a produção; tempo em cada estação de trabalho; qualidade doproduto etc. No sistema de saúde Neste caso, uma entidade paciente pode ter alguns atributos, como: idade, estado de saúde, histórico médico etc. Os atributos são importantes porque permitem que o modelo simule o comportamento realista do sistema, considerando as diferenças entre os objetos ou entidades e suas características específicas. Além disso, os atributos podem ser usados para definir as condições iniciais do sistema, controlar o fluxo de objetos ou entidades no modelo e registrar informações sobre o desempenho do sistema durante a simulação. Alguns atributos podem ser fixos e determinísticos, enquanto outros, aleatórios ou estocásticos, refletindo a incerteza e a variabilidade do comportamento do sistema na realidade. O uso correto dos atributos é essencial para garantir a precisão e a validade dos resultados da simulação. Aplicações com o software Arena Neste vídeo, você verá algumas aplicações que podem ser realizadas utilizando o software Arena. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. O Arena é um software de simulação que permite modelar e simular sistemas complexos de manufatura, logística, produção, gerenciamento de projetos, entre outros. E algumas de suas aplicações comuns incluem: Simulação de linhas de produção e montagem para otimizar o layout, o planejamento e o gerenciamento de recursos. Modelagem de sistemas de logística e distribuição para avaliar a eficiência, o tempo de entrega e o uso de recursos. Análise de sistemas de filas, como postos de atendimento ao cliente, para entender como os tempos de espera são afetados pelo número de servidores, taxas de chegada de clientes, entre outros fatores. Modelagem de sistemas de gerenciamento de projetos, para avaliar o tempo de entrega, o uso de recursos e o orçamento. Análise de sistemas de manufatura, para otimizar o planejamento da produção, minimizar os tempos de mudança de ferramenta e maximizar a utilização de recursos. Vamos estudar agora o Arena de forma prática! Exemplo 1: Posto de pedágio em uma rodovia Os veículos chegam ao pedágio com média de 30 segundos, de acordo com a distribuição exponencial negativa, (EXPO(30)). O atendimento também segue a distribuição exponencial negativa, com média de 20 segundos, (EXPO(20)). Vamos simular esse processo e analisar os resultados. Observe que no template “Process” no campo “Logic” a ação foi colocada como “Seize Delay Release”. Isso quer dizer que nesse bloco um recurso será capturado (seize), haverá um intervalo de tempo correspondente ao processamento do atendente (delay) e em seguida ocorrerá a liberação (release) do recurso. • • • • • Atenção Estamos falando em simulação, em que cada rodada parte de uma semente aleatória diferente, portanto, os resultados poderão divergir. O Arena é um software desenvolvido nos Estados Unidos. Portanto, no lugar de “,” utilize “.”, ou seja, 0.5 em vez de 0,5. Se determinado valor for 1.510,78, por exemplo, digitamos no Arena 1510.78. Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod1_EXEMPLO 1.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando com o Arena – Exemplo 1 Neste vídeo, você verá a resolução do exemplo 1, que trata do funcionamento de um posto de pedágio em uma rodovia. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Exemplo 2: Processo de seleção de estudantes Um gerente de recursos humanos de uma indústria quer testar uma estratégia no seu processo de seleção de estudantes de engenharia de produção a partir de um modelo de simulação. Os currículos são recebidos por e-mail e estima-se que cheguem em intervalos de 4 minutos, seguindo uma distribuição exponencial. Vejamos o passo a passo! Passo 1 Os e-mails são lidos por uma secretária, seguindo uma distribuição normal de média 3 minutos e desvio-padrão 1. Passo 2 Os e-mails que não possuem os requisitos fundamentais (fluência no inglês e domínio do pacote Office) são separados e enviados para o arquivo. Passo 3 Os currículos aceitos são enviados para a área específica, também por e-mail, onde são avaliados por um funcionário da área seguindo uma distribuição normal, com um tempo médio de 10 minutos com desvio-padrão 2. Passo 4 Os currículos aprovados são então encaminhados ao gerente de recursos humanos, enquanto os demais são arquivados. Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod1_EXEMPLO 2.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando com o Arena – exemplo 2 Neste vídeo, você verá a resolução do exemplo 2, que trata de um processo de seleção de estudantes de engenharia de produção. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Exemplo 3: Análise do processo de avaliação de seleção de recursos humanos Vamos retornar ao exemplo anterior. O gerente de recursos humanos deseja analisar mais detalhadamente o processo de avaliação da área específica, uma vez que tal área não é capaz de avaliar currículos com a rapidez necessária. Portanto, nessa etapa, cada currículo será inicialmente impresso em duas vias, o que leva um tempo de distribuição normal com média 2 minutos e desvio-padrão de 0,5. Uma das cópias será encaminhada para uma secretária, que a arquivará para futuras referências, processo que levará um tempo de distribuição normal com média 4 minutos e desvio-padrão de 0,5. A segunda cópia será encaminhada para um supervisor técnico, que verificará os atributos profissionais e escolares do candidato. Isso levará um tempo de distribuição normal com média 7 minutos e desvio-padrão de 1. Esse supervisor decidirá então pela aprovação ou não. O turno de trabalho de 8 horas é mantido para a análise inicial. Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “mod1_EXEMPLO 3.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando com o Arena – exemplo 3 Neste vídeo, você verá a solução do exemplo 3, que analisa o processo de avaliação de seleção pelos recursos humanos. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Exemplo 4: Produção de uma empresa de confecções Uma empresa de confecções apresenta o seguinte processo de produção: Processo de produção. Confira as características individuais, em que temos: Dados do processo de produção: Chegada de pedidos segundo uma exponencial de 15 minutos. Tempo de corte segundo uma triangular de 8, 10 e 12 minutos. Tempo de costura segundo uma triangular de 18, 22 e 28 minutos. Tempo de inspeção igual a 2 minutos. Índice de rejeição, na inspeção, é igual a 20%. Tempo de deslocamento entre corte e costura é igual a 2 minutos. Tempo de deslocamento entre inspeção e costura é igual a 2 minutos. Tempo de deslocamento entre costura e inspeção é igual a 2 minutos. Tempo de deslocamento entre inspeção e remessa é igual a 2 minutos. Deseja-se saber: O tempo médio de confecção de uma peça de roupa. A produção em 6.000 minutos (100 horas). Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod1_EXEMPLO 4.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando com o Arena – exemplo 4 Neste vídeo, você verá a resolução do exemplo 4, que aborda a produção de uma empresa de confecção. • • • • • • • • • • • Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Exemplo 5: Processo de produção de geladeiras Agora veremos o processo na produção de geladeiras de uma empresa fabricante de eletrodomésticos da linha branca. Vamos lá! Passo 1 As peças que formam o chassi chegam em intervalos de tempo segundo uma distribuição normal de média 15 e desvio-padrão de 3 minutos, em caixas de 10 unidades. Essas peças entram uma a uma em uma máquina de pintura. Seu tempode processo é o de uma distribuição normal de média 15 e desvio-padrão de 0,3 minutos. Passo 2 A peça vai para a montagem 1, onde aguarda a chegada de quatro peças, unindo-as em um tempo segundo uma distribuição normal de média 2 e desvio-padrão de 0,2 minutos, formando o chassi inicial. Passo 3 A peça vai para a montagem 2. Lá alguns elementos são agregados em um tempo segundo uma distribuição normal de média 3 e desvio-padrão de 0,5 minutos, e de lá para o processo de teste. Passo 4 O teste é feito em uma distribuição normal de média 4 e desvio-padrão de 1 minuto. Passo 5 O equipamento que apresentar falhas é enviado de volta para a montagem 2. Se aprovado, vai para o estoque. Sabe-se que 5% dos equipamentos apresentam falhas. O objetivo deste estudo é saber qual a utilização dos postos de trabalho e o tempo de espera nas filas. Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod1_EXEMPLO 5.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando com o Arena – exemplo 5 Neste vídeo, você verá a resolução do exemplo 5, que trata do processo de produção de geladeiras. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Exemplo 6: Indústria de automóveis Em uma indústria são fabricados três modelos de automóveis com mesma base mecânica e mesmo chassi. Os componentes chegam segundo uma distribuição exponencial, veja: Carro A = 4 horas Carro B = 8 horas Carro C = 8 horas Observe agora o fluxo do processo: Fluxo do processo. Em que: Carro A: Sedã luxo (pedidos de 80 carros/mês) Carro B: Mini SUV (pedidos de 100 carros/mês) Carro C: Esportivo (pedidos de 30 carros/mês) Considerando um mês com 200 horas, a tabela a seguir apresenta os tempos dos processos em horas. Processo Mínimo Moda Máximo Montagem 2,8 3,0 3,3 Acabamento A C 2,5 2,6 2,7 Acabamento B 2,8 3,1 3,1 Testes 0,4 0,6 0,8 Tabela: Os tempos dos processos em horas. Mauro Rezende Filho. Considere ainda que a estação de montagem utiliza duas linhas operando em paralelo. De posse desses dados, determine quantos veículos serão fabricados. Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod1_EXEMPLO 6.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando com o Arena – exemplo 6 Neste vídeo, você verá a resolução do exemplo 6, que aborda a fabricação de três modelos de automóveis por uma indústria automotiva. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. • • • • • • Teoria na prática Observe o fluxo a seguir de um processo produtivo. Simule o processo e analise os resultados. Considere todos os tempos em minutos e que a empresa trabalha 8 horas por dia. Simule o processo e discuta os resultados. Processo produtivo. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod1_TEORIA NA PRÁTICA.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Processo produtivo. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod1_TEORIA NA PRÁTICA.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Chave de resposta Confira a resolução da questão! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Mão na massa Questão 1 Navios chegam a um porto segundo uma distribuição exponencial de média 8 horas e descarregam segundo uma distribuição triangular de 3, 5, 10 horas. Simule 8.760 horas (1 ano) e determine a taxa de ocupação estimada do porto. A Aproximadamente 79% B Aproximadamente 77% C Aproximadamente 82% D Aproximadamente 68% E Aproximadamente 94% A alternativa A está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "mod1_MÃO NA MASSA 1.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 2 No processo de montagem de componentes, as placas chegam a intervalos constantes de 2 minutos. São inspecionadas com intervalos que obedecem a uma distribuição uniforme de [1,3;2,1] minutos. Em média, 4% das placas são reprovadas e vão para o estoque de peças com defeito. As demais vão para o processo de montagem, obedecendo a uma distribuição normal com média 1,8 minutos e desvio-padrão 0,4 minutos. Posteriormente vão para a linha 2 e um novo processo de inspeção ocorre, obedecendo a uma distribuição uniforme de [1,3;2,1] minutos. São reprovadas em média 4% das placas que retornam para a linha de montagem; as demais vão para o almoxarifado. O tempo de deslocamento entre os processos é sempre igual a 2,5 minutos. Execute a simulação para 8 horas e conte o número de placas em funcionamento e quantas placas apresentam defeito. A 125 - 14 B 111 - 8 C 105 - 16 D 98 - 32 E 118 - 11 A alternativa B está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod1_MÃO NA MASSA 2.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 3 Em uma fábrica chegam pedidos a cada exponencial de 23 minutos e vão para a produção, gastando um tempo uniforme entre (15,25) minutos. Em seguida, passam por um processo de inspeção, em que a duração segue uma triangular com tempos entre (15,17,20) minutos, com percentual de falha de 30%. As peças defeituosas vão para uma estação de reparo, com um gasto de tempo uniforme entre (10,15). De lá as peças seguem para a expedição, assim como as peças sem defeito. Todos os tempos de deslocamento são de 2 minutos. Simule 1.000 minutos e apresente a taxa de ocupação de cada servidor. A Produção: 0,78; Inspeção: 0,92; e Reparo: 0,32. B Produção: 0,92; Inspeção: 0,78; e Reparo: 0,32. C Produção: 0,77; Inspeção: 0,91; e Reparo: 0,32. D Produção: 0,91; Inspeção: 0,77; e Reparo: 0,26. E Produção: 0,86; Inspeção: 0,74; e Reparo: 0,42. A alternativa D está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod1_MÃO NA MASSA 3.DOE", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 4 Uma barbearia na Barra da Tijuca, no Rio de Janeiro, tem atualmente três barbeiros e uma manicure. Os clientes chegam de acordo com uma exponencial de 10 minutos. O tempo para cortar o cabelo segue uma triangular de (15, 25, 35) minutos; para aparar a barba, uma triangular de (10, 15, 20) minutos, e a manicure para as unhas segue uma triangular de (10, 15, 25) minutos. Após o corte, sabe-se que 40% dos clientes fazem a barba; destes, 30% fazem as unhas. Dos clientes que somente cortam o cabelo, apenas 10% fazem as unhas. Qual o total de clientes atendidos no período de 8 horas, por tipo de serviço? A Cabelo: 39; Barba: 18; Unhas: 10. B Cabelo: 41; Barba: 22; Unhas: 16. C Cabelo: 39; Barba: 22; Unhas: 16. D Cabelo: 41; Barba: 26; Unhas: 18. E Cabelo: 42; Barba: 21; Unhas: 14. A alternativa A está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod1_MÃO NA MASSA 4.DOE", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 5 Observe o fluxo de um processo: Fluxo de um processo. Temos as seguintes informações: λ1=10,λ2=5 (unidade: chegadas por hora, com todas as distribuições sendo exponenciais negativas). μ1=15,μ2=30 e μ3=20 (unidade = atendimentos por hora, sendo todas distribuições Erlang-5). A distribuição Erlang-5 deve ser fornecida ao Arena na forma: ERLA(ExpoMean,5). Calcule a taxa de ocupação de cada servidor para uma simulação de 2.000 minutos. A 0,24, 0,12 e 0,21, respectivamente. B 0,18, 0,21 e 0,25, respectivamente. C 0,22, 0,15 e 0,23, respectivamente. D 0,25, 0,21 e 0,18, respectivamente. E 0,34, 0,26 e 0,42, respectivamente. A alternativa C está correta.Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod1_MÃO NA MASSA 5.DOE", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 6 Uma empresa de montagem mecânica pretende simular seu processo produtivo para testar novas políticas operacionais e inserir novos equipamentos. Hoje a empresa possui três setores: montagem de peças (3 máquinas); acabamento final (3 máquinas); e inspeção (10 funcionários). As peças necessárias para a confecção do produto chegam na linha de forma constante a cada 3 minutos e são processadas seguindo uma distribuição normal com média de 6 minutos e desvio-padrão de 1 minutos. Após a montagem, o produto é transportado para o processo de acabamento e tem uma duração que segue uma distribuição normal, com média de 5 minutos e desvio-padrão de 2 minutos. • • • O produto então é encaminhado ao setor de inspeção, que é realizada de acordo com uma distribuição exponencial, com média de 3 minutos, por 2 funcionários da empresa. A empresa dispõe de 10 funcionários nesse setor. Os produtos de acordo com a norma de qualidade (90% do total) são enviados para o estoque de produtos acabados. Os não conformes passam por um processo de reaproveitamento das peças, que tem duração média de 2 minutos, segundo uma distribuição exponencial negativa. Esse processo é feito pelos funcionários da inspeção. Apenas 30% dos produtos são reaproveitados e enviados ao setor de montagem. A atividade de reaproveitamento tem prioridade sobre a atividade de inspeção. Qual a taxa de utilização do setor de montagem? A 0,55 B 0,68 C 0,84 D 0,58 E 0,67 A alternativa E está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod1_MÃO NA MASSA 6.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Verificando o aprendizado Questão 1 Qual é a função do bloco Assign no Arena? A Atribuir valores aleatórios a variáveis. B Atribuir valores fixos a variáveis. C Atribuir valores de uma variável a uma outra. D Atribuir valores de uma variável a uma entidade. E Atribuir valores de uma entidade a uma outra. A alternativa C está correta. O bloco Assign é usado para atribuir valores a variáveis em um modelo. É muito útil quando precisamos modificar o valor de uma variável de acordo com outras variáveis do modelo ou fazer cálculos mais complexos. Questão 2 Qual é a função do bloco Process no Arena? A Criar variáveis no modelo. B Definir a ordem em que as entidades serão processadas. C Definir os atributos das entidades. D Realizar atividades que afetam as entidades no modelo. E Finalizar o modelo e gerar relatórios. A alternativa D está correta. O bloco Process é usado para atividades que afetam entidades no modelo. Essas atividades podem ser desde operações de processamento de dados até operações físicas no modelo, como transporte de material de um lugar para outro. 2. Software Rockwell Arena Simulação de eventos discretos com o ARENA Neste vídeo, você verá uma apresentação integrada da animação do processo no Arena e dos templates especiais. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Animação do processo no Arena O Arena é um software de simulação de processos e sistemas que permitem a criação de animações para visualizar modelos em tempo real. Para criar uma animação com o Arena, vejamos um passo a passo. Passo 1 Crie um modelo do sistema que deseja simular com a interface gráfica do Arena. Adicione entidades, recursos, filas e processos para representar o fluxo do sistema. Passo 2 Defina as propriedades do modelo, como tempo de simulação, distribuição de chegada, tempos de processamento e tamanho da população. Isso ajudará a simulação a se comportar mais próximo da realidade. Passo 3 Abra a aba Animation, para configurar a animação, na interface do Arena, e selecione Enable Animation. Escolha o tipo que deseja exibir, como a animação de entidades, processos, filas ou recursos. Passo 4 Defina as propriedades de animação, configurando cor, tamanho e forma de cada elemento animado. Também é possível definir a velocidade da animação e a quantidade de informações exibidas. Passo 5 Execute a simulação e observe como os elementos do modelo se movem em tempo real. Você pode pausar a simulação, retroceder ou avançar para observar detalhes específicos. Passo 6 Analise os resultados e a estatística do modelo ao finalizar a simulação. A animação pode ajudar a entender o comportamento do sistema em diferentes momentos da simulação. Vejamos agora alguns elementos de animação. Draw (desenho) Pode ser exemplificado pela imagem: Draw. Resource (recurso) Pode ser exemplificado pela imagem: Resource. Animate (animar) Pode ser exemplificado pela imagem: Animate. Antes de seguirmos, é importante destacar o seguinte: Atenção Lembre-se de que a animação é apenas uma das muitas ferramentas do Arena e pode ser utilizada em conjunto com outras técnicas para melhorar a análise e otimizar processos e sistemas. Para auxiliar a animação, vamos introduzir novos templates. Vejamos! Módulo Station Define uma estação (ou um conjunto de estações) correspondente a um local físico ou lógico em que ocorre o processamento. Se esse módulo definir um conjunto, ele está efetivamente definindo vários locais de processamento. Módulo Leave Indica a saída de uma entidade de uma dada estação. Para isso, uma entidade pode requisitar dispositivos de manuseio de materiais como esteiras, empilhadeiras e outros transportadores. Além disso, podemos especificar o tempo de carregamento da entidade no transportador. Módulo PickStation Permite que uma entidade selecione uma estação específica entre as várias estações especificadas. Esse módulo escolhe entre o grupo de estações com base na lógica de seleção definida com o módulo. A entidade pode então rotear, transportar, transmitir ou conectar-se à estação especificada. Se o método escolhido for conectar, a estação selecionada é atribuída a um atributo de entidade. A seleção é baseada no valor mínimo ou máximo de uma variedade de variáveis e expressões do sistema. Template Enter É um dos elementos básicos do Arena, sendo usado para representar a chegada de entidades (como pessoas, veículos, pedidos etc.) em um sistema. Geralmente é conectado a outros elementos do modelo, como filas, processadores ou transportadores. Para demonstrar a animação, vejamos um exemplo de como inserir esses novos templates e animar o processo. Exemplo 1: Produção de uma empresa de confecções Uma empresa de confecções apresenta o seguinte processo de produção: Processo de produção. Agora, veremos algumas características individuais: Dados do processo de produção: Chegada de pedidos segundo uma exponencial de 20 minutos. Tempo de corte segundo uma triangular de 8, 10 e 15 minutos. Tempo de costura segundo uma triangular de 15, 22 e 28 minutos. Tempo de inspeção igual a 2 minutos. Índice de rejeição, na inspeção, igual a 25%. Tempo de deslocamento entre corte e costura igual a 2 minutos. Tempo de deslocamento entre inspeção e costura igual a 2 minutos. Tempo de deslocamento entre costura e inspeção igual a 2 minutos. • • • • • • • • Tempo de deslocamento entre inspeção e remessa igual a 2 minutos. Deseja-se saber: O tempo médio de confecção de uma peça de roupa. A produção em 6.000 minutos (100 horas). Vejamos o fluxo na imagem: Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem abaixo. Fluxo. Vamos inserir antes de cada processo um template Station após Leave. No template Leave, indicaremos o tempo de deslocamento e para qual processo o fluxo deve seguir. Observe como ficou o fluxo, agora ficou mais fácil de compreender o processo: Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem abaixo. Fluxo. • • • Primeiro monte todos os Station e Leave paradepois conectá-los. Veja, a seguir, o Leave denominado Saída do corte: Leave. Em Connect Type indicamos Route; no Move Time, indicamos os 2 segundos dados pelo problema; e Station Name, para onde deve seguir – no nosso caso, para Entrada na costura. Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod2_Exemplo 1.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando o tempo e a produção em uma confecção de roupas Neste vídeo, vamos conferir a resolução do exemplo 1, inserindo novos templates e animação ao processo. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Exemplo 2: Sistema de pagamento em um pedágio Em um posto de pedágio com três guichês para pagamento os veículos chegam a cada 10 segundos e escolhem um dos guichês. O pedágio é pago de acordo com uma distribuição uniforme de [20,30] segundos e os veículos se retiram. Em média, cada veículo leva 10 segundos para entrar no sistema e 5 segundos para se retirar. Analise o sistema por uma hora! Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod2_Exemplo 2.DOE”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando o sistema de pagamento em um pedágio Neste vídeo, vamos conferir a resolução do exemplo 2, inserindo novos templates e animação ao processo. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Templates especiais Vejamos agora alguns novos tipos de templates. Vamos lá? Match Pode ter até cinco entradas diferentes, com filas em cada uma. Quando houver pelo menos uma entidade em cada fila, as entradas são liberadas para seguir seu próprio fluxo. As entradas não são combinadas em um único fluxo a ser seguido, nem agrupadas em uma única entidade; cada uma segue seu próprio caminho após o módulo Match. Request Com esse comando, a entidade requisita uma unidade de transporte, que se dirige até a estação. Caso não exista transporte disponível, a entidade espera em uma fila. Transport Após o transporte requisitado chegar à estação da entidade, este comando o direciona até a estação de destino. Este comando é o que provoca o deslocamento do conjunto “transporter entidade”. Free Quando o transporte chegar a sua estação de destino, a entidade deve utilizar este comando para liberar o transporte. Se a entidade não liberar, o transporte ficará paralisado na estação de destino. Para entender a utilização desses templates, observe os exemplos na sequência. Exemplo 3: Processo em um almoxarifado Peças saem do almoxarifado a uma taxa exponencial de 4 minutos para processamento e inspeção na estação A, onde há a máquina A. As peças de boa qualidade (60%) seguem para o estoque e as com defeito, para uma área de reparo e, logo após, para o estoque. O processo da máquina A segue uma distribuição triangular com 2, 3 e 4 minutos; o reparo segue uma distribuição triangular com 1, 2 e 3 minutos. Todas as peças são transportadas por meio de carrinhos, e há dois disponíveis nesse sistema. As peças são transportadas pelo carrinho disponível mais próximo, sendo o tempo de carregamento de 10 segundos e o de descarregamento, de 15 segundos. Os carrinhos se movem a uma velocidade de 10 pés por segundo. A tabela, a seguir, define a distância entre as áreas. Veja! De Para Distância em pés Almoxarifado Produção 100 Estoque 200 Reparo 100 Máquina A Estoque 100 Reparo 75 Tabela: Distância entre as áreas. Mauro Rezende Filho. Agora, vamos simular o processo! Solução Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod2_Exemplo 3.DOE”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Simulando processo em um almoxarifado Neste vídeo, você verá a solução do exemplo 3, inserindo novos templates e animação ao processo. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Teoria na prática Uma empresa mineradora de Minas Gerais exporta seus produtos pelo porto de Paranaguá. Os trens carregados de minério chegam ao porto em intervalos constantes de 12 horas. Cada vagão é descarregado individualmente e o trem se movimenta a 5 metros por minuto em uma área de depósito através de uma esteira. Ao chegar ao porto, se outro estiver descarregando, o trem fica em espera. Mas, se o trilho estiver livre, o trem vai para a área de descarga, em que cada vagão é descarregado. Segue, então, para o trilho de saída, com um comprimento 100 metros em cada trilho. A carga é descarregada em uma área de depósito através de uma esteira. No porto, navios para carregamento chegam segundo uma exponencial de 18 horas. O porto tem três docas. O carregamento será feito por esteiras de 80 metros e velocidade de 1 metro por minuto. O tempo de carregamento segue uma TRIA(7, 9, 12) horas. Após o carregamento, o navio deixa o píer. Simule o processo por 60 dias sabendo que o porto opera 24 horas por dia. Proponha, ainda, uma animação do cenário e faça um relatório explicando o desempenho do sistema. Se for o caso, sugira melhorias e responda as perguntas a seguir. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: “Mod2_TEORIA NA PRÁTICA.doe”, que está na pasta “modelos” baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Quantos trens foram descarregados? Qual o estoque final de minério? Quantos navio foram carregados? Chave de resposta Confira a resolução da questão! Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Mão na massa Questão 1 Em parte de um processo industrial, peças “A” chegam de acordo com uma exponencial de 4 minutos e as “B” com uma exponencial de 3 minutos. Dependendo de seu tipo, são unidas em conjunto de quatro peças. Executando por 60 minutos, quantas peças do tipo “B” foram unidas? A 10 B 12 C 15 D 17 E 20 • • • A alternativa A está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod2_MÃO NA MASSA 1.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 2 O derramamento de aço de um alto-forno em uma fundição segue uma distribuição uniforme entre 90 e 140 minutos, utilizado para o enchimento de moldes de areia. O ciclo de enchimento de todos os moldes leva um tempo uniformemente distribuído entre 12 e 16 minutos. Após o enchimento, o conjunto de moldes é levado para um transportador, com tempo de 8 minutos. Ao final do transporte, o produto é retirado do molde levando o tempo constante de 30 minutos. Depois, os moldes vazios vão para uma esteira de retorno que demora 45 minutos para levá-los para a estação de limpeza/pintura. Para limpar os conjuntos de moldes, leva-se um tempo médio de 10 minutos com desvio-padrão de 2 minutos, segundo uma distribuição normal. Após a limpeza, os moldes vão para um forno de reaquecimento. O tempo de reaquecimento é uniformemente distribuído entre 8 e 12 minutos. Caso não existam moldes de areia à disposição após o aquecimento, o forno derrama e desperdiça todo o aço produzido. O objetivo do modelo de simulação é determinar a quantidade de vezes que o alto-forno desperdiça o aço produzido. Analise quantas vezes o aço derramado, levando em conta que a fundição trabalha 24 horas por dia. A 10 B 12 C 15 D 17 E 20 A alternativa B está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod2_MÃO NA MASSA 2.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 3 Peças denominadas de A e B entram em um processo de fabricação. As de tipo A são transferidas para a máquina A, e as de tipo B para a máquina B. O tempo de deslocamento entre a entrada no sistema e a entrada de cada máquina é de 5 minutos. Assim que são processadas, as peças aguardam a chegada de um transportador (um operário)que as remove e transporta para um ajustador. Existe apenas um operário disponível para essa função. Entretanto, existem 2 ajustadores, um para cada máquina. Depois de ajustadas, as peças são transferidas para o almoxarifado em 5 minutos. A transferência para o armazém não depende do operador responsável pelos transportes. O tempo de carga ou descarga, pelo transportador, em qualquer máquina, é de 1 minuto. O tempo entre as chegadas das peças A segue uma EXPO(30) e as peças B, EXPO(25). Os tempos de processamento são: máquina-A, UNIF(12,20); e máquina B, UNIF(10, 18). A distância entre as máquinas e o ajustador é de 10 metros e entre os dois ajustadores, de 5 metros. A velocidade do transportador é de 20 m/min. Os tempos dos ajustadores uma TRIA(5, 9, 11) minutos. Simule 480 minutos e verifique quantas peças do tipo “A” saíram do sistema. A 10 B 12 C 15 D 17 E 20 A alternativa B está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod2_MÃO NA MASSA 3.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 4 Em um setor de uma fábrica existem 2 máquinas. A cada EXPO(4) minutos chegam peças para serem processadas. Após o processamento na máquina, a peça é transportada por ponte rolante para o ajustamento. Os dados são: Tempo de processamento na máquina: TRIA(3,4,6) minutos. Tempo de ajustamento: TRIA(2, 4, 7) minutos. Distância entre as máquinas e o ajustamento: 20 metros. Velocidade da ponte rolante: 0,5 metro/segundo. Tempo de carga ou descarga na ponte rolante: 2 minutos. Simule 480 minutos e indique quantas peças foram processadas completamente. A 54 B 67 C 76 D 86 E 92 • • • • • A alternativa D está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod2_MÃO NA MASSA 4.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 5 Uma linha de produção tem 4 máquinas, dispostas nesta sequência: torno, fresadora, furadeira e retífica. Cada uma produz peças defeituosas com certo percentual. A matéria-prima chega a cada 10 minutos em caixas de 5 peças. As informações de tempo e percentual de refugo estão apresentadas na tabela a seguir. Máquina Tempo (min) % de refugo Torno Norm(5,1) 2 Fresadora Norm(5,2.1) 1 Furadeira Norm(4,2) 5 Retífica Norm(3.8,1) 3 Tabela: tempo e percentual de refugo. Mauro Rezende Filho. As peças em blocos de 4 são transportadas por esteiras, todas com comprimento de 40 pés, que se movem a uma velocidade de 10 pés por segundo. A distância entre as máquinas é de 50 pés. Quantas peças foram produzidas em um dia de trabalho de 8 horas? A 184 B 182 C 205 D 194 E 232 A alternativa B está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod2_MÃO NA MASSA 5.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Questão 6 Para produzir sabonetes artesanais, uma empresa usa três componentes: sulfanato de sódio, óleo de coco e fragância. Os dois primeiros são colocados em um misturador em um tempo constante de 5 minutos. Em seguida, a fragância é adicionada, e o misturador trabalha por mais 2 minutos. Os produtos então são levados para uma extrusora, que corta 5 unidades de sabonetes e embala em um tempo constante de 5 minutos. Os componentes entram no processo em um tempo constante de 15 minutos. Em um dia de trabalho de 8 horas, quantos sabonetes ficarão disponíveis para a venda? A 26 B 130 C 32 D 160 E 180 A alternativa B está correta. Para acompanhar a resolução do exemplo utilize o arquivo: "Mod2_MÃO NA MASSA 6.doe", que está na pasta "modelos" baixada no início do estudo. Assista ao vídeo a seguir e confira a solução no arquivo. Verificando o aprendizado Questão 1 Qual é a função do bloco Transport no Arena? A Movimentar itens a partir do modelo. B Coletar estatísticas de desempenho do modelo. C Criar animações para visualização do modelo. D Definir regras para a transferência de itens entre áreas. E Gerar relatórios com resultados da simulação. A alternativa D está correta. O bloco Transport é usado para definir regras de transferência de itens entre áreas em um modelo. É comumente utilizado para modelar o transporte de materiais em uma instalação ou processo de produção. Esse bloco define rotas e tempos de viagem para itens que se movem a partir do modelo. Além disso, é possível definir outras regras, como as prioridades dos itens, a capacidade máxima de cada área de armazenamento e o tempo de espera em cada área. Questão 2 Qual é a função do bloco Batch no Arena? A Controlar a chegada de itens no modelo. B Agrupar itens para processamento em conjunto. C Registrar dados de entrada do usuário. D Criar animações para visualização do modelo. E Coletar estatísticas de desempenho do modelo. A alternativa B está correta. O bloco Batch agrupa itens para processamento em conjunto. É possível definir uma quantidade fixa de itens processados de uma vez e definir regras para a formação de lotes de itens. Esse bloco costuma ser usado para modelar processos de produção em que os itens são produzidos em lotes, como a fabricação de produtos químicos ou de alimentos. 3. Inferência estatística com Input Analyzer Inferência estatística com o módulo Input Analyzer do Arena Neste vídeo, você verá uma apresentação do Input Analyzer do Arena e também alguns exemplos para completar o entendimento. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Input Analyzer do Arena Neste vídeo, você verá uma apresentação do Input Analyzer do Arena e também as etapas necessárias que devem ser respeitadas ao utilizá-lo. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Antes de inserir os dados, é necessário avaliar que tipo de informações se tem em mãos para serem inseridas, veja: Dados históricos Por exemplo, registro de avarias e tempos de reparo de uma máquina. Funcionamento do sistema Por exemplo, programações planejadas do operador. Você ainda terá que tomar decisões sobre como incorporar os dados em seu modelo. A escolha fundamental é usar os dados diretamente ou ajustar uma distribuição de probabilidade aos dados existentes. A abordagem pode ser escolhida com base em questões teóricas e considerações práticas. Se decidir incorporar seus valores de dados existentes ajustando uma distribuição de probabilidade, você mesmo pode escolher a distribuição e usar o Input Analyzer para fornecer estimativas numéricas dos parâmetros apropriados ou ajustar um número de distribuições aos dados e escolher o mais adequado. Em ambos os casos, o Input Analyzer fornece: Estimativas dos valores dos parâmetros com base nos dados fornecidos. Expressão pronta para que você possa simplesmente copiar e colar em seu modelo. Quando ajusta uma distribuição aos seus dados, o Input Analyzer estima os parâmetros da distribuição, incluindo qualquer mudança ou compensação necessária para formular uma expressão válida. Ele ainda calcula uma série de medidas de quão boa a distribuição se ajusta aos seus dados. Você pode usar essas informações para selecionar uma distribuição em seu modelo. As distribuições de probabilidade podem ser classificadas em dois tipos principais, vejamos: • • Distribuições teóricas É também conhecida como exponencial e gama, e é responsável por gerar amostras com base em uma formulação matemática. Distribuições empíricas É responsável por dividir dados reais em agrupamentos e calcular a proporção de valores em cada grupo, possivelmente interpolando entre pontos para maior precisão. O Input Analyzer, ferramenta do software de simulação Arena, examina e modela dados de entrada em um modelo de simulação. Além disso, verifica os dados de entrada, como o tempo entre chegadas de itens e o de processamento, e outras variáveis. Com o InputAnalyzer, é possível gerar estatísticas resumidas desses dados, como médias, desvios-padrão e distribuições de probabilidade. O software identifica, ainda, padrões nos dados de entrada e seleciona a melhor distribuição de probabilidade para modelar esses dados. Isso é importante porque as distribuições geram valores aleatórios para as variáveis de entrada do modelo, o que afeta significativamente o comportamento do modelo e os resultados da simulação. O Input Analyzer inclui várias ferramentas para análise de dados, tais quais: Histogramas Gráficos de probabilidade Análises de autocorrelação Essas ferramentas ajudam a identificar tendências e padrões nos dados de entrada, o que melhora a precisão do modelo de simulação. Existem quatro etapas necessárias para o Input Analyzer ajustar uma distribuição de probabilidade aos seus dados para uso como uma entrada para o seu modelo. Vamos conhecê-las! Etapa 1 Crie um arquivo de texto contendo os valores dos dados. Etapa 2 Ajuste uma ou mais distribuições aos dados. Etapa 3 Selecione qual distribuição você gostaria de usar. Etapa 4 Copie a expressão gerada pelo Input Analyzer no campo apropriado em seu modelo Arena. A seguir, veremos alguns exemplos. Exemplo 1: Dados de intervalos de chegada Imagine que você tenha coletado os seguintes dados de intervalos de chegada (em minutos): • • • 39.34 2.41 0.47 47.97 1.67 4.95 3.59 7.12 4.79 0.14 7.07 1.57 16.44 9.00 12.72 11.50 1.79 15.14 0.84 9.76 14.86 3.12 0.63 7.73 1.49 2.27 9.33 2.02 18.20 3.44 9.93 2.39 7.20 11.39 4.29 5.23 1.46 13.36 6.49 0.02 2.29 22.65 13.20 11.24 6.06 0.38 5.59 18.26 20.15 4.10 8.93 10.50 2.41 3.66 7.94 10.60 5.47 11.52 Tabela: Intervalos de chegada (em minutos). Mauro Rezende Filho. Como já comentado, usamos “.” no lugar de “,” no Arena. Agora devemos transformar essa base de dados em um arquivo “.txt” para utilizar o Input Analyzer. Gravamos esse arquivo como: “Chegada.txt”. Solução Assista ao vídeo a seguir para conferir a resolução da questão. Inferência estatística com Input Analyzer - Exemplo 1 Neste vídeo, você verá a solução do exemplo 1, que trata sobre intervalos de chegada. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Exemplo 2: Dados em uma máquina Imagine que você tenha coletado determinados dados em uma máquina (em minutos). Vamos então usar o Input Analyzer para ver qual distribuição de probabilidade teórica tem a melhor aderência com esses dados empíricos. 0.92 0.96 0.98 1.09 1.03 0.99 0.92 1.10 0.83 1.07 1.08 0.83 0.91 0.92 1.01 1.05 1.04 0.94 0.88 0.95 0.89 0.99 1.10 0.89 0.90 1.02 0.86 0.90 1.08 1.13 0.86 0.95 0.99 1.14 0.98 0.99 1.10 1.02 0.97 1.16 Tabela: Distribuição de probabilidade teórica. Mauro Rezende Filho. Vamos transformar em um arquivo texto, que denominaremos de “Exemplo11.txt”. Solução Assista ao vídeo a seguir para conferir a resolução da questão. Inferência estatística com Input Analyzer - Exemplo 2 Neste vídeo, você verá a solução do exemplo 2, que trata sobre dados em uma máquina. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Verificando o aprendizado Questão 1 Qual alternativa a seguir descreve corretamente o Input Analyzer do Arena? A É uma ferramenta que ajuda a projetar a estrutura do modelo de simulação. B É uma ferramenta que ajuda a definir a lógica do modelo de simulação. C É uma ferramenta que ajuda a definir as variáveis de entrada e saída do modelo de simulação. D É uma ferramenta que ajuda a coletar e analisar dados estatísticos do modelo de simulação. E É uma ferramenta que ajuda a executar o modelo de simulação e visualizar os resultados. A alternativa D está correta. O Input Analyzer é uma ferramenta importante do Arena que coleta dados de entrada para um modelo de simulação, como tempos de processamento, taxas de chegada, distribuições de probabilidade etc. Também ajuda a analisar resultados de simulação, como tempo médio de espera e de serviço, taxa de utilização, entre outros. Os usuários podem coletar dados estatísticos precisos para entender como o sistema se comporta em diferentes cenários e condições, e então usá-los para ajustar e otimizar o modelo de simulação. Questão 2 Como se pode aderir dados empíricos e teóricos em modelos de simulação? A Adicionando apenas dados empíricos e ignorando dados teóricos. B Adicionando apenas dados teóricos e ignorando dados empíricos. C Utilizando apenas dados empíricos para modelos simples e dados teóricos para modelos complexos. D Utilizando dados empíricos para ajustar parâmetros do modelo e dados teóricos para definir a lógica do modelo. E Utilizando apenas dados empíricos e ignorando dados teóricos para modelos estocásticos. A alternativa D está correta. Os dados empíricos são coletados a partir de observações reais do sistema e costumam incluir informações sobre tempos de serviço e de espera, taxas de chegada, entre outros. São usados para ajustar parâmetros do modelo de simulação, como distribuições de probabilidade dos tempos de serviço e tempos médios de espera. Já os dados teóricos são derivados de modelos matemáticos ou teóricos e incluem informações sobre a lógica do modelo, como regras de prioridade e tomada de decisão. São usados para definir a lógica do modelo e garantir que esteja de acordo com as teorias existentes. 4. Conclusão Considerações finais Como vimos, o software Arena é muito utilizado para simular processos em diversos setores, como manufatura, saúde, transporte e logística. A simulação permite aos usuários criar modelos detalhados do comportamento do sistema real em diferentes cenários e condições. A modelagem cria um modelo gráfico com blocos de construção – entidades, recursos, filas, atividades e eventos –, e cada bloco é configurado com suas propriedades específicas – tempo de processamento, tempo de espera em filas, capacidade, entre outros. A simulação de processos com o Arena também permite que os usuários testem diferentes estratégias de operação e tomada de decisão para avaliar o impacto no desempenho do sistema. Isso ajuda a otimizar a operação, reduzir custos e melhorar a qualidade do produto ou serviço oferecido. Além disso, também oferece recursos avançados de visualização e análise de dados, como gráficos, animações e relatórios personalizados, que permitem comunicar para as partes interessadas os resultados da simulação de forma clara e efetiva. Explore + Para se aprofundar e entender mais sobre o software Arena, leia o artigo Avaliação dos benefícios da aplicação da simulação, através do software Arena 10.0, em uma empresa de transporte ferroviário. Você pode acessá-lo no site da Associação Brasileira de Engenharia de Produção (Abepro). Vale conferir! Referências CHWIF, L.; MEDINA, A. C. Modelagem e simulação de eventos discretos: teoria e aplicações. 4. ed. São Paulo: Editora dos Autores, 2010. RAVINDRAN, A.; PHILLIPS, D. T.; SOLBERG, J. J. Operations research: principles and practice. Nova Jersey: John Wiley & Sons, 1987. SLACK, N. Administracão da produção. 8. ed. São Paulo: Atlas, 2018. VIEIRA, P. R. C.; MACIEL, A. F. Administração da Produção: da Revolução Industrial à Indústria 4.0. Rio de Janeiro: Autografia, 2001. Modelos de simulação de eventos discretos com Arena 1. Itens iniciais Propósito Preparação Objetivos Introdução Conteúdo interativo 1. Softwares de simulação A importância dos softwares de simulação de processos Conteúdo interativo Softwares de simulação Conteúdo interativo Simulação financeira Simulação de processos Simulação de sistemas dinâmicos Simulação de mecânica Simulação de circuitos elétricos Softwares para simulação financeira Matlab Mathcad Crystal Ball Palisade Tools Softwares para simulação de processos Arena ExtendSim Simio Quest Promodel Software Arena Conteúdo interativo Nível inferior Nível superior Conteúdo interativo Barra de menus Barra de ferramentas do projeto no lado esquerdo da tela Tela de visualização