Apostila de Arena

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MODELAGEM E SIMULAÇÃO EM 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
APOSTILA DE ARENA - NÍVEL BÁSICO 
Professor Zilmar Alcântara Júnior 
 
 
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MODELAGEM E SIMULAÇÃO EM 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
 
 
 
APOSTILA DE ARENA - NÍVEL BÁSICO
 
 
PROFESSOR ZILMAR ALCÂNTARA JÚNIOR 
 
 
 
 
 
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APOSTILA DE ARENA - NÍVEL BÁSICO 
Professor Zilmar Alcântara Júnior 
 
 
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Esta apostila tem o objetivo de auxiliar na compreensão do conhecimento disseminado 
em sala de aula e em aulas práticas em laboratório de informática utilizando o software Arena. 
 
A “VISÃO DO MUNDO” DO ARENA 
Cada software de simulação possui uma característica básica que o diferencia dos 
demais, esta característica se chama “Visão do Mundo”. A visão do mundo significa a forma 
com que o software enxerga um sistema real a ser simulado. 
Assim como alguns outros softwares de simulação, o Arena visualiza o sistema real a 
ser simulado como um conjunto de estações de trabalho que contém um ou mais recursos que 
prestam serviços/atendimentos às entidades (clientes) que passam através do sistema. As 
entidades podem se movimentar pelo sistema por si mesmas ou podem ser movimentadas 
pelos chamados transportadores (Ex.: empilhadeiras, correias, pontes rolantes e etc.) 
 
OS PROCESSOS DE CHEGADA E DE ATENDIMENTO 
O processo de chegada de entidades no sistema, relacionado às variáveis de Teoria 
das Filas intervalo entre chegadas (IC) e ritmo de chegada (λ), geralmente se adapta bem à 
distribuição exponencial negativa. Outra possibilidade bastante utilizada consiste em programar 
o IC para seguir uma tabela que descreve o processo. A figura 1 mostra a distribuição 
exponencial negativa associada ao IC. 
 
Figura 1: Distribuição exponencial negativa (adaptado de Prado 2010). 
Utilizando o software Arena, para simular que as entidades chegam a um sistema a 
cada 5 minutos em média e seguindo a distribuição exponencial negativa, diremos que a 
expressão para o IC (Time Between Arrivals) será EXPO (5) (configurando a unidade de 
medida te tempo para minuto – vide figura 4). 
 
Para o processo de atendimento podemos considerar que cada entidade sofre um ou 
mais atendimentos ao longo do sistema proposto, Cada atendimento leva um determinado 
tempo e é executado pelos recursos, dentro das estações de trabalho. Para o processo de 
(ou frequência) 
 
 
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atendimento, não há uma distribuição de probabilidade que se adapte em geral. Sendo assim, 
cada cenário precisa ser avaliado individualmente, podendo chegar a diversas distribuições de 
frequências diferentes. A figura 2 mostra alguns exemplos de distribuição de frequência que 
podem ser utilizados para representar o processo de atendimento. 
 
Figura 2: Exemplos didáticos de distribuições de frequência (adaptado de Prado 2010). 
 
CRIANDO UM MODELO EM ARENA 
Um modelo em Arena é constituído de duas partes: a parte lógica e a parte de 
animação. 
A parte lógica é aonde o programa é montado por meio do fluxograma. Para se criar a 
parte lógica são utilizados os módulos de fluxograma e módulos de dados, sendo que os 
módulos de fluxograma são literalmente utilizados na elaboração de fluxogramas e os módulos 
de dados servem para retornar informações referentes ao item selecionado. 
Na parte de animação são colocados desenhos e símbolos para representar o 
funcionamento do sistema real durante a simulação. A animação é desenvolvida com auxílio 
dos comandos contidos nas barras de ferramentas Animate e Animate Transfer. A figura 3 
mostra estas duas barras de ferramentas. 
 
 
Figura 3: Barras de ferramentas Animate e Animate Transfer. 
 
 Serão apresentados a seguir alguns módulos de fluxograma do Arena. 
Normal 
 
 
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Módulo Create 
O módulo de fluxograma Create é responsável por criar as entidades para dentro do 
sistema. A figura 4 mostra o módulo bem como a função de cada campo de edição deste 
módulo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIOS DO ARENA 
 
 Relatório sobre filas (Queues) 
 
 
Figura 4: O módulo de fluxograma Create e sua janela de edição. 
 
 
Nome do módulo Create Tipo de entidade 
Intervalo entre chegadas (IC) 
Type: Random (Expo) = o IC seguirá a distribuição exponencial. 
Scehedule = IC segue uma agenda com valores previamente estipulados. 
Constant = IC de valor constante. 
Expression = o IC seguirá uma das possíveis expressões para distribuição de frequência 
disponíveis no software. 
Value: valor numérico do IC (ou da média da distribuição exponencial) 
Units: unidade de medida de tempo para a variável IC. 
Entidades por chegada 
Determina quantas 
entidades entram no 
sistema, a cada chegada. 
Máximo de chegadas 
Determina o máximo de 
entidades que entrarão 
no sistema. 
Primeira criação 
Momento da 
primeira criação 
de entidades. 
 
 
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Módulo Dispose 
O módulo responsável por retirar as entidades do sistema é o módulo de fluxograma 
Dispose, conforme figura 5. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5: O módulo de fluxograma Dispose e sua janela de edição. 
 
 
Módulo Process 
O módulo de fluxograma que representa o atendimento é o Process. Neste módulo 
também são inseridos os recursos que atendem as entidades em cada estação de trabalho. O 
tempo de atendimento é preenchido por meio do campo Delay Type e outros relacionados, 
conforme explicado na figura 6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gravar estatísticas da entidade 
(manter esta opção habilitada) 
Nome do módulo Dispose 
 
 
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Ação 
Representa a ação 
do Recurso. 
Utilize a opção Seize 
Delay Release 
(Ocupar Atender 
Liberar). 
Tipo (manter Standard) Prioridade (manter Medium(2)) 
Tempo de Atendimento (TA): 
Delay Type: Constant = o tempo de atendimento é constante. 
Normal / Triangular / Uniform = TA segue, respectivamente, a distribuição normal, triangular e 
uniforme (os parâmetros numéricos de cada distribuição deverão ser preenchidos). 
Expression = o TA irá seguir a expressão para distribuição de frequência que for selecionada. 
Units: unidade de medida de tempo para a variável TA. 
Allocation: manter a opção Value Added. 
Observação: demais campos serão preenchidos em função do Delay Type. 
Clique em Add... 
para adicionar um 
recurso. 
 
 
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Figura 6: O módulo de fluxograma Create e sua janela de edição. 
 
RELATÓRIOS DO ARENA 
Após a simulação do modelo, surgirá uma janela perguntando se desejamos visualizar 
os resultados. Ao clicarmos em Yes acessaremos os relatórios do Arena. Estudaremos nesta 
seção alguns dos relatórios. 
Os relatórios são subdivididos em várias categorias. Basta clicar na barra de Reports à 
esquerda para selecionar a categoria desejada, conforme figura 7. 
Os relatórios podemconter mais de uma página. Para mudar de página clique nas setas 
indicadas pelo detalhe da figura 7, onde também podemos visualizar como fechar a tela de 
relatórios, retornando assim à tela do modelo. Para o caso de várias replicações (ou seja, 
várias repetições da simulação) os relatórios indicam o número da replicação referente. 
Também podemos ver no relatório a unidade base de medida de tempo (Base Time Unit 
ou simplesmente Time Unit). As variáveis estarão nesta unidade de tempo. Observação: para 
definir a unidade de tempo clique no Menu Run  Setup...  Aba Replication Parameters 
 Base Time Units, e selecione a unidade que estiver utilizando no modelo. 
Vale ressaltar que alguns relatórios trocam o sinal de “,” pelo sinal de “.” devido ao 
Arena estar em inglês. Por exemplo, o valor de pi é “3,14” mas pode estar escrita como “3.14”. 
Category Overview significa uma visão geral de todas as categorias. Veremos à frente 
três categorias de relatório: filas, recursos e entidades. 
 
Tipo: manter Resource 
Nome do Recurso: por exemplo: ”Atendente”, 
“Cortador”, “Inspetor”, etc. 
Quantidade do recurso 
 
 
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Figura 7: Barra de relatórios - Reports. 
Relatório sobre Filas (Queues) 
No relatório Queues é possível se obter informações sobre duas variáveis de Teoria das 
Filas: Tempo na Fila – TF (Waiting Time) e Tamanho da Fila – NF (Number Waiting). Na página 
2 deste relatório são ainda encontradas informações destas duas variáveis expressas em 
termos do valore médio (Average), de meia largura (Half Width – estão opção não foi explorada 
na programação do modelo), mínimo (Minimum) e máximo (Maximum). A figura 8 mostra a 
segunda página do relatório Queues, onde podemos observar tais informações. 
 
 
Figura 8: Página 2 do relatório sobre filas - Queues. 
Mudar 
de 
página 
Fechar relatório 
Número da replicação (a quantidade de replicações, 
ou seja, o número de vezes que a simulação será 
executada, pode ser definida acessando o menu Run 
 Setup...  Aba Replication Parameters  Number 
of Replications) 
Categoria 
selecionada 
Unidade de tempo 
 
 
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Relatório sobre Recursos (Resources) 
 No relatório sobre recursos podemos observar a quantidade de vezes que o recurso foi 
utilizado (Number Seized) e também a taxa de utilização do recurso – ρ (Scheduled Utilization 
– que pode variar de 0,00 a 1,00, representando 0% a 100% de utilização). 
 
Relatórios sobre entidades (Entities) 
 No relatório sobre entidades encontramos informações sobre as quantidades de 
entidades que entraram (Number In) e que saíram do sistema (Number Out). Além disto, 
podemos encontrar também informações sobre os tempos de processamento das entidades, 
como por exemplo a variável Total Time (tempo total médio para processamento da entidade), 
VA Time (tempo médio de processamento com valor agregado), NVA Time (tempo médio de 
atividades que não agregam valor), Other Time (outros tempos) e Transfer Time (tempo de 
transferência). As informações sobre estas variáveis são encontrados também expressas em 
termos do valor médio, mínimo e máximo na página 2 deste relatório. 
 
INTRODUZINDO A ESTAÇÃO DE TRABALHO 
No Arena a estação de trabalho é devidamente representada pelo conjunto de três 
módulos de fluxograma na seguinte ordem: Station, Process e Leave, conforme figura 9. 
 
Figura 9: Página 2 do relatório sobre filas - Queues. 
 
O módulo Station 
O módulo de fluxograma Station tem a função de informar que a entidade ocupou a 
estação de trabalho. 
Na figura 10 podemos observar a janela de edição do módulo Station. 
Observação: o módulo Station pode ser substituído pelo módulo Enter. 
 
 
 
 
 
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Figura 10: Janela de edição do módulo de fluxograma Station. 
 
O módulo Leave 
O módulo Leave tem a função de informar que a entidade desocupou a estação de 
trabalho, além de poder movimentar a entidade para outras estações de trabalho indicando o 
tempo de movimentação. 
Ao se editar este módulo existe a opção Connect Type, onde podemos selecionar as 
seguintes opções: Route, Connect, Convey e Transport (vide figura 11). 
 Connect: obriga a conectar o módulo Leave ao próximo módulo por meio de uma linha 
de conexão, que representará o caminho que a entidade irá percorrer. 
 
 Route: a entidade é enviada para a estação de trabalho indicada no campo Station 
Name. Além disso, ao selecionarmos a opção Route, podemos inserir também o tempo 
de movimentação. Usando esta opção fica impossível inserir a linha de conexão. 
 
 As opções Convey e Transport não serão trabalhadas neste nível mas se tratam de 
opções de movimentação da entidade por transportadores. 
 
 
Nome do módulo Station Tipo de estação: mantenha Station 
Nome da estação: campo de grande importância! O nome definido neste campo será utilizado na 
programação do modelo. Adote um padrão para os nomes (Exemplo: “atendimento.station”). 
 
 
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Figura 11: Janela de edição do módulo de fluxograma Leave. 
 
O MÓDULO DECIDE 
O módulo de fluxograma Decide tem a função de decidir por qual caminho a entidade 
deverá seguir, sendo utilizado em um ponto do fluxo onde temos duas ou mais opções de 
continuação. Suas opções de preenchimento são as seguintes: 
 2-way by Chance = 2 caminhos por chance/probabilidade. 
 2-way by Condition = 2 caminhos por condição. 
 N-way by Chance = vários caminhos por chances/probabilidades. 
 N-way by Condition = vários caminhos por condições. 
A figura 12 mostra a janela de edição do módulo decide para a opção 2-way by Chance. 
Tempo de 
movimentação 
Unidade de 
tempo 
Estação para onde a entidade será enviada (para o caso da opção Route) 
Nome do módulo Leave 
 
 
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Figura 12: Janela de edição do módulo de fluxograma Decide. 
 
ANIMAÇÃO DE CENÁRIOS 
 A animação de cenários pode ser dividida nas seguintes etapas: 
1. Escolha de uma figura para representar a entidade. 
2. Escolha do espaço para animação. 
3. Criação do layout do sistema a ser simulado. 
4. Colocação da animação para: 
4.1 Os recursos; 
4.2. Pontos de entrada/saída; 
4.3. As rotas; 
4.4. As filas; e 
4.5. Melhoria do visual. 
A etapa 1 já foi discutida em ou material auxiliar. A etapa 2 consiste em escolher um 
local na área de trabalho para o desenvolvimento da animação. 
Para a criação do layout da etapa 3 podemos utilizar os ícones da barra de ferramentas 
Draw, conforme figura 13. A forma de se trabalhar é muito próxima ao do software Paint, do 
pacote de acessórios do Windows. 
 
 
Figura 13: Barra de ferramentas Draw. 
Para a etapa 4.1 utilizaremos o ícone Resource da barra de ferramentas Animate, como 
visto na figura 13. 
 
 
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Figura 14: Ícone Resource na barra de ferramentas Animate. 
Após clicarmos no ícone Resource,uma tela como mostrada na figura 15 irá aparecer. 
Nesta tela serão selecionadas as figuras que irão representar cada um dos 4 estados do 
recurso: 
 Idle = ocioso. 
 Busy = ocupado. 
 Inactive = inativo. 
 Failed = em modo de falha. 
Para tal, clique uma vez no estado desejado (por exemplo: Idle). Na barra de figuras, À 
direita, clique uma vez na figura que deseja relacionar ao estado Idle (ocioso) do recurso. Após 
isto, clique uma vez no botão , associando assim a figura selecionada ao estado Idle. 
Repita isto para os outros estados (Busy, Inactive e Failed). Ao concluir marque a opção 
 e clique em Ok. 
 
Figura 15: Ícone Resource na barra de ferramentas Animate. 
Fator de 
tamanho 
 
 
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Para a etapa 4.2 basta clicarmos uma vez no ícone Station da barra de ferramentas 
Animate Transfer, conforme figura 16. 
 
 
Figura 16: Ícone Station na barra de ferramentas Animate Transfer. 
 
Após clicar no ícone, a janela da figura 17 irá aparecer. Clique então no campo Identifier 
e escolha a estação de trabalho referente ao ponto de entrada/saída. Após selecionar, ainda 
com a janela aberta, clique uma vez na animação, no local onde deseja inserir o ponto de 
entrada/saída da estação de trabalho. Repita esta etapa para cada uma das estações de 
trabalho do modelo. 
 
Figura 17: Janela de edição do ícone de animação Station. 
 
Para a inserção das rotas da etapa 4.3 vamos clicar no ícone Route da barra de 
ferramentas Animate Transfer, conforme figura 18. 
 
Figura 18: Janela de edição do ícone de animação Station. 
 
Ao clicarmos no ícone o cursor do mouse vai mudar. A partir daí clique uma vez (e solte 
o botão do mouse) na estação de trabalho de origem. Vá traçando a rota, dando quantos 
cliques forem necessários, até finalmente chegar com o cursor até a estação de destino e clicar 
pela última vez para concluir a rota, chegando a um resultado similar ao da figura 19. Repita 
esta etapa quantas vezes forem necessárias. 
 
 
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Figura 19: Exemplo de animação para a rota. 
Para inserir a animação das filas da etapa 4.4 existem duas opções. A primeira é pegar 
as animações de filas já existentes no fluxograma, que é a linha acima de cada módulo 
Process, conforme figura 20, e arrastar esta linha para o local desejado na animação. 
 
Figura 20: Exemplo para animação de filas. 
 
 A outra maneira consiste em inserir a animação para a fila por meio do ícone Queue da 
barra de ferramentas Animate, conforme figura 21. 
 
Figura 21: Ícone Queue para animação de filas. 
 Clicamos uma vez no ícone e ao aparecer a janela de edição preenchemos somente o 
campo Identifier com o nome da fila desejada (figura 22). Após isto clique em Ok e com o 
mouse determine o local desejado para inserir a animação da fila. Atenção! Para inserir a 
animação da fila por meio do ícone Queue é necessário primeiro apagar as filas existentes no 
fluxograma, para que não ocorra erro de nomes duplicados. 
 
 
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Figura 22: Janela de edição da animação para filas - Queue. 
 
Para a melhoria do visual, cumprindo assim a etapa 4.5, podemos utilizar os ícones da 
barra de ferramentas Draw, de modo a alterar a cor do fundo do modelo (Window Background 
Color ), criar placas e letreiros (ícones Text e Box ), alterar cores de 
preenchimento e cor do texto (ícones Fill Color e Text Color ), dentre outras 
possibilidades de melhoria de visual conforme a criatividade do responsável pela criação do 
modelo. 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
PRADO, D. S. do. Usando o Arena em Simulação – Belo Horizonte (MG), Editora Falconi – 
2010.