XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO

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1 A IMPORTÂNCIA DE UM PROCESSO DE SIMULAÇÃO RECRIADO EM UM AMBIENTE EDUCACIONAL A FIM DE AUXILIAR NO PROCESSO ENSINO-APRENDIZAGEM DOS ALUNOS DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO. Leonardo Silva Figueredo (UNAMA) leonardosfigueredo@hotmail.com Rafael Leal da Silva (UNAMA) rafael.rls@hotmail.com Fabricio Reale Araujo (UNAMA) fra_reale@hotmail.com Jose Barra Dias Netto (UNAMA) netoclan@hotmail.com Ana Carla Pereira da Silva (UNAMA) anacarla_ep@yahoo.com.br Com o aumento da competição das empresas, cada vez mais, há uma cobrança maior nas instituições de ensino, para uma melhor preparação dos alunos, no sentido de conhecimento e capacidade de solução dos problemas encontrados no dia a dia. Por isso este artigo tem como objetivo demonstrar a importância, para os alunos de engenharia de produção, de como uma situação recriação de um ambiente empresarial pode auxiliar o processo de ensino-aprendizagem, utilizando a simulação como esta ferramenta. Para isso foi criado dentro da sala de aula um ambiente de produção de uma fabrica, que tem como produto gravatas de origami. Foi utilizada a metodologia exploratória, pois o estudo foi realizado em uma área que ainda não há uma grande gama de trabalho, como as outras. E descritivo, pois descreve as características de determinada população ou fenômeno ou estabelecimento de relações variáveis. A utilização da simulação através do software Promodel ajudou a desenvolver o estudo, gerando dados para tomadas de decisões assim achando pontos de melhora do processo produtivo da fábrica de origami. Portanto conclui-se que o processo de ensino-aprendizagem através de aulas práticas, ajuda o aluno de engenharia

2 de produção a entender o mecanismo do mercado e a desenvolver novos modelos de solução para alguns problemas encontrados nas empresas. Palavras-chave: Simulação, Promodel, dinâmica de ensino. 2

3 1. Introdução Com a integração da economia mundial e o acirramento da competição entre as empresas, buscou-se novas maneiras de se obter vantagens competitivas, como a redução de custos no decorrer de toda da cadeia produtiva. Com esta visão, as empresas vêm cada vez mais investindo em soluções para melhorar seus processos produtivos. Para alcançar um processo produtivo eficiente, existem muitas forças que influenciam na tomada de decisão como a competição, tendência de consumo, comportamento do consumidor, entre outra. Assim muitas empresas tem buscado a melhoria dos seus processos, afim de não gerar impactos imprevisíveis. Daí vem a importância de simular, pois essa ferramenta irá ajudar os gestores a compreender o que as mudanças podem refletir em toda organização. Para um aluno de engenharia de produção, é de extrema importância, poder manusear esse tipo de software, para ter uma visualização melhor de como uma empresa planeja suas atividades, e assim ter um diferencial ao entrar no mercado de trabalho. Este estudo tem como objetivo demonstrar a importância, para os alunos de engenharia de produção, de como uma recriação de um ambiente empresarial pode auxiliar o processo de ensino-aprendizagem, utilizando a simulação como ferramenta. 2. Referencial teórico Serão abordados alguns conceitos relacionados com o processo para se simular um evento ou situação Simulação De acordo com Pinto (2001), o uso da simulação proporciona a resolução de questões complexas sem os custos elevados das tentativas da vida real. Aliando-se a otimização a simulação pode-se assegurar que as soluções implementadas são ou estão próximas dos resultados ótimos. A simulação é um processo de experimentação com um modelo detalhado de um sistema real para determinar como o sistema responderá a mudanças em sua estrutura, 3

4 ambiente ou condições de contorno. (HARREL; MOTT; BATEMAN; BOWDEN; GOGG, 2002) Coleta de dados Para Chwif e Medina (2010), a coleta de dados, corresponde ao chamado processo de amostragem. Na maioria dos casos, é impraticável realizar-se o levantamento de dados de toda a população Desenvolvimento do modelo Para Banks (1999), a construção do modelo deve ocorrer de forma gradativa, ou seja, na medida em que novas características são adicionadas novos modelos são construídos. O modelo normalmente se iniciará como uma abstração conceitual do sistema, com crescentes níveis de detalhes adicionados à medida em que se procede o seu desenvolvimento. O modelo conceitual se tornará um modelo lógico à medida em que o processamento de eventos e os relacionamentos entre os eventos estejam definidos. (HARREL ET AL. 2002) Validação e verificação O processo de validação e verificação de modelos de simulação é fundamental para que um estudo de simulação seja bem-sucedido. (CHWIF; MEDINA, 2010). Segundo Sargent (2004), existem inúmeras técnicas de validação, como técnicas estatísticas ou procedimentos matemáticos, testes de hipótese e intervalos de confiança. Algumas técnicas são: animação, comparação com outros modelos, testes degenerativos, validade do evento, condição extrema, validação por meio de dados históricos, validade interna, validação multi estágio, gráficos operacionais testes de duração entre outros. A validação é um processo de se assegurar que o modelo reflete a operação do sistema real em um estudo de tal forma que dê encaminhamento ao problema definido. (HARREL ET AL. 2002). De acordo com Pidd apud Chwif e Medina (2010), um modelo é uma representação do 4

5 mundo real, ou pelo menos de parte dele. Portanto, a validação de um modelo é realmente muito direta em princípio. Tudo que deve fazer é checar se o modelo comporta-se como o mundo real sob as mesmas condições. Se ele se comporta, então é um modelo válido, caso contrário, não é válido. Segundo Chwif e Medina (2010), a verificação esta relacionada com o modelo computacional. Em um sentido mais simplista, significa retirar os bugs do modelo (ou elemento que estão causando o seu mau funcionamento), tal como se tiram os bugs dos programas. Para Harrel et al. (2002) é dito que um modelo está pronto para ser verificado quando ele funciona da maneira como o modelista pretendia. A verificação do modelo pode ser efetuada rodando-se a simulação e monitorando-se de perto a sua operação Experimentação De acordo com Harrel et al. (2002) o ideia é que o modelista e demais envolvidos no projeto, tenham pelo menos algumas ideias preliminares acerca de alternativas de solução a serem avaliadas. Antes de avaliar cada uma com o modelo, o especialista em simulação irá determinar a extensão necessária de tempo a ser simulado e o tempo para se atingir o estado de regime (quando aplicado), visando obter resultados aceitáveis Análise dos resultados O processo de análise dos resultados é, geralmente, menos dispendioso do que os processos vistos anteriormente, como a construção do modelo computacional, a verificação, validação e etc. Os pacotes comerciais de simulação possuem diversas facilidades para a construção de cenários e para o tratamento estatístico dos resultados. Boas análises permitem melhores condições e mais segurança para a tomada de decisão. (CHWIF; MEDINA, 2010). Segundo Harrel et al. (2002), além de facilitar relatos eventuais, o armazenamento cuidadoso dos registros irá auxiliar o modelista a determinar não apenas que alternativa atinge melhor resultado, como também permitirá ao modelista observar tendências que podem sugerir alternativas adicionais a serem considerados. 5

6 2.2. A importância da aprendizagem prática no ensino De acordo com Kállas apud Althoff, Colzani e Seibel (2009), em uma visão tradicional tem a concepção do ensino atrelado a incansáveis aulas expositivas em sala de aula, onde um professor ministra a teoria aos alunos e cobra o aprendizado através de provas e trabalhos. Os estudantes normalmente têm a oportunidade de perguntar e fazer comentários, fato que ocasiona discussões em torno do tema abordado, e normalmente agrega valor a aula, mas na maioria das vezes eles simplesmente não o fazem, se resumindo em tomar anotações e ouvir. Essa é a realidade do ensino unilateral, aplicado pela grande maioria dos colégios e universidades, onde os elementos culturais são repassados aos alunos pelos professores, da mesma maneira teórica que acontece há vários séculos de desenvolvimento cultural. Para Godoy apud Althoff, Colzani e Seibel (2009), essa visão não se demonstra totalmente equivocada visto que a produção intelectual, principalmente se tratando de ensino superior, se desenvolve exponencialmente a cada ano, mas de alguma maneira ela acaba se tornando incompleta quando o assunto é a prática, que é exigida aos recémgraduados pelo mercado de trabalho. Há a necessidade de ensinar algo mais que a simples teoria, já que a formação esperada pelas empresas já inclui o senso prático do saber o que e como fazer, como se no primeiro emprego o profissional já tivesse a carga de conhecimento que um emprego anterior teria lhe proporcionado. (GODOY, 1997). 3. Metodologia Neste tópico será abordada a classificação da pesquisa, bem como as etapas de sua consecução para o alcance do objetivo deste estudo Classificação da pesquisa Para a classificação da pesquisa, foi utilizado o critério de Vergara (2006), onde: a) Quanto aos fins: este é um estudo exploratório e descritivo; b) Quanto aos meios: trata-se de um estudo bibliográfico e de um estudo de caso. Qualifica-se como exploratório, pois o estudo será feito em uma área que ainda não há uma grande quantidade de trabalhos públicados. E descritivo, pois descreve as 6

7 características de determinada população ou fenômeno ou estabelecimento de relações variáveis. Classifica-se o estudo como bibliográfico, pois serão utilizados materiais que são acessíveis ao público, como livros. E de estudo de caso, já que existe uma análise mais aprofundada de um ou mais objetos (casos) com o uso de múltiplos instrumentos de coleta de dados e presença de interação entre o pesquisado e o objeto de pesquisa. Possui forma de abordagem quantitativa e qualitativa, pois a pesquisa pode ser quantificável, traduzindo-se em números, opiniões e informações para classificá-la e analisá-la (quantitativa). Além de que este estudo apresenta uma relação dinâmica entre o mundo real e o sujeito (qualitativo). Para a realização do estudo serão necessários os seguintes dados: Tempos de movimentação e operação, os locais e suas capacidades, a Entidade e seus dados de chegada. Sendo que, a princípio, apenas os locais e suas capacidades estão disponíveis, os tempos terão de ser cronometrados e as chegadas definidas Etapas da pesquisa Primeiramente, foram realizadas 12 cronometragens dos tempos de movimentação e operação do processo, em um ambiente de sala de aula, onde os 9 Locais foram pré-determinados pela professora. Com esse dados, foi elaborado uma planilha no Excel para ser melhor estruturado e facilitar sua manipulação. Em seguida, os dados coletados foram aplicados no Statfit, programa presente no Pacote Promodel, juntamente com o Output Viewer 3DR. O statfit gerou as distribuições que se adequam aos números dados aplicados nele, foi escolhido a distribuição que mais se adequou, através do seu Rank, então os valores da distribuição foram copiados e colocados posteriormente nas lógicas de movimentação e operação, com o intuito de quem o Promodel considere a variabilidade dos tempos em sua simulação. Já no Promodel, foram definidos como Locais os Estoques Inicial e Final e os 7 postos de trabalho. Foi também definido a matéria-prima como Entidade, sendo 7

8 que para esta foram feitos diversos gráficos, para evidenciar sua mudança de formato ao passar por cada operação, além da quantidade e de seu tempo de chegada no sistema. Após a definição dos Locais e da Entidade, deve ser definido a ordem que o processo deve seguir e adicionar os valores das distribuições dos dados de movimentação e operação, gerados pelo Statfit, nas suas respectivas lógicas. E mandar executar a simulação. 4. Estudo de caso O estudo de caso foi realizado em sala de aula, onde o objetivo era produzir gravatas de origami em 7 ações, de acordo com a figura 01, onde as ações 3, 8, 10 e 11 foram agrupados com etapas anteriores ou posteriores, por serem muito simples e o restante destas representam os postos de trabalho, os quais foram pré-organizados pela professora, conforme figura 02, representando assim o sistema produtivo. As únicas medidas que estão na imagem são das dimensões da sala, haja vista que não havia necessidade de se ter o valor das distâncias entre os postos, pois apenas a unidade de medida seria o tempo de locomoção. Figura 01: Passo a passo origami da gravata 8

9 Fonte: Google (2014) Figura 02: Layout da fabrica de origami Fonte: Promodel (2014) As etapas do processo produtivo foram realizadas por duas pessoas, sendo que uma pessoa realizou as ações de 1 a 5 e a outra, o restante. Todo o processo foi cronometrado, sendo que foram produzidas 12 gravatas, logo 12 cronometragens do processo produtivo, nestas estão inclusas cronometragens de movimentação, de um posto à outro, e de operação, realizada em cada posto. Foi adotado este número de cronometragens para satisfazer a quantidade mínima aceita pela Startfit, programa que gera distribuições que mais se adequam com os valores obtidos na cronometragem, que seria 10, mas foram feitas 2 a mais por precaução. Tabela 01: Cronometragem das movimentações Cronometragem Movimentação (segundos) Produto Est Est F 9

10 Legenda Est = Estoque Inicial Est F = Estoque Final Fonte: Dados da pesquisa (2014) Tabela 02: Cronometragem das operações. Cronometragem Operação (segundos)

11 ação Moviment XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Fonte: Dados da pesquisa (2014). Com os dados obtidos, após a realização das cronometragens, foram montadas as tabelas 01 e 02 no Excel com os valores de movimentação e operação e, posteriormente. Estes dados foram utilizados para alimentar o Statfit. Este programa indicará qual distribuição mais se adequa aos dados inseridos, através do grau de compatibilidade que é representado pelo Rank, e apresentará os valores do intervalo desta distribuição, para este trabalho foram obtidos os seguintes valores apresentados no Tabela 03, o critério na escolha da distribuição é o mais próximo a 100%,. Estes, por sua vez, foram utilizados para definir as lógicas de movimentação e operação no, software, Promodel. Tabela 03: Distribuição das Operações Etapas Distribuição Rank Est - 1 Beta ( ) 82,3% 1-2 Weibull ( ) 99,2% 11

12 Operação XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO 2-3 Weibull ( ) 80,3% 3-4 Weibull ( ) 100,0% 4-5 Weibull ( ) 70,4% 5-6 Weibull ( ) 89,0% 6-7 Pearson 5( ) 76,8% 7 - Est F Person 6( ,16 15) 91,4% 1 Weibull ( ) 80,0% 2 Weibull ( ) 100,0% 3 Person 5 ( ) 86,5% 4 Weibull ( ) 90,7% 5 Uniform (5 8.51) 63,7% 6 Weibull ( ) 100,0% 7 Beta ( ) 98,8% Fonte: Startfit (2014) O Promodel é o software que será utilizado para realizar a simulação. Neste, foi definida como Entidade (objeto nos quais a ação ocorre) o papel, pois ele é a matéria-prima do processo, representado na simulação por um quadrado que vai mudando de cores no decorrer da simulação para evidenciar sua transformação ao passar por uma operação. Os 7 postos de trabalho e os estoques inicial e final foram definidos como os Locais e a Chegada foi estabelecida como 25 a quantidade de insumo que chegará, 4 vezes durante um dia de trabalho (8 horas), no momento em que o sistema começar a funcionar. 5. Análise dos resultados Após a execução da simulação no Promodel, o mesmo, juntamente com o Output Viewer 12

13 3DR que é um programa dentro do pacote Promodel, gerou os seguintes resultados: Figura 03: Análise dos postos de trabalho Fonte: Promodel (2014) Através da figura 03, pode ser constatado que todos os locais estavam disponíveis para serem utilizados durante o processo e a matéria-prima passou por todos, sendo que o local de maior presença foi o Estoque Inicial, pois, logicamente, nele a mesma estava sendo guardada, podendo ser confirmada pelo percentagem de utilização, 48,94% do tempo gasto na simulação. Figura 04: Análise da matéria-prima no estoque Inicial Fonte: Promodel (2014) A figura 04, afirma o que foi dito acima, onde nenhuma matéria-prima deixou de chegar nos locais estabelecidos, logo, todas foram utilizadas. 13

14 Figura 05: Análise da ocupação dos estoques Fonte: Promodel (2014) Entre os estoques, o Estoque Final foi o que passou o maior tempo vazio, 25,73% do tempo de operação, podendo ser confirmado pela figura 05, devido ao tempo do primeiro produto acabado chegar nele e do intervalo entre a expedição do produto acabado e da chegada do próximo produto. E o Estoque Inicial é onde a entidade permaneceu mais tempo ocupando-o, 97,50% do tempo da simulação, sendo só desocupado quando a ultima entidade o deixou. Figura 06: Análise da capacidade dos postos de trabalho Fonte: Promodel (2014) Dentre os Postos de trabalho, foi no Posto 5 que a operação durou mais, 14,2% do tempo da simulação, podendo ser evidenciado pela figura 06. É importante notar que nenhum dos Locais, precisou esperar algum recurso para funcionar (0,00 %Waiting), parou de funcionar (0,00 % Down) e que nenhuma Entidade precisou esperar algum Local ficar vazio, para ser processada. Porém, vale evidenciar que todos os Locais tiveram valores de 14

15 ociosidade alto (% Idle), devido ao tempo que a Entidade leva para chegar ao primeiro posto de trabalho ser maior que o tempo de operação e locomoção no decorrer do restante do sistema, possibilitando assim, que enquanto a Entidade está chegando ao Posto 1, a outra está quase terminado ser processamento. Figura 07: Análise da entidade Fonte: Promodel (2014) Figura 08: Análise da matéria-prima Fonte: Promodel (2014) As figuras 07 e 08 mostram mais detalhadamente, informações da Entidade: Matériaprima. Onde os tempos médios de movimentação e operação foram 1,27 minuto e 0,27 minuto, respectivamente, e as suas representatividades no tempo total da simulação foram 3,38% e 0,72%, respectivamente. Para um melhor entendimento, vale ressaltar que o tempo médio de espera, 1,06 minutos ou 2,82% do total, se deve ao fato de que o sistema necessitava esperar o acúmulo de 4 produtos acabado pra realizar a expedição e como só foi utilizado 100 unidades de apenas uma entidade, o sistema considera que a mesma passou o tempo médio de 35,11 minutos ou 93,09% do tempo total esperando algum local desocupar, no caso seria a unidade nº 100 deixar o Estoque Inicial e ir para o Posto Conclusão Com a competição global entre as empresas cada dia mais forte, uma decisão errada pode ocasionar problemas irreversíveis para uma instituição, e para uma decisão correta é fundamental que as informações sejam as mais precisas possíveis. Nesse contexto a 15

16 simulação esta se tornando uma ferramenta importante para a redução dos erros, criando cenários virtuais que podem ser modificados e analisados. Para que a simulação atinja seus objetivos é necessário que tenha mão-de-obra capacitada, que tenha conhecimento para simular o cenário, se tornando de suma importância o treinamento nas instituições de ensino. Com isso este artigo demonstrou como a recriação de uma situação no mercado pode ajudar no processo de ensino-aprendizagem. Neste contexto este estudo teve como objetivo demonstrar a importância, para os alunos de engenharia de produção, de como a recriação de um ambiente empresarial pode auxiliar o processo de ensino-aprendizagem, utilizando a simulação como esta ferramenta. A estruturação deste estudo foi iniciada com a coleta dos dados de movimentação e operação, em seguida com a utilização do software Promodel, foi recriado um ambiente fabril, assim podendo chegar ao objetivo melhorar a aprendizagem dos alunos de engenharia de produção. Assim, conclui-se que o processo de ensino-aprendizagem através de aulas práticas, ajuda o aluno de engenharia de produção a entender o mecanismo do mercado e a desenvolver novos modelos de solução para alguns problemas encontrados nas empresas, com isso o aluno sai melhor preparado para o mercado de trabalho. Referências ALTHOFF, TARCÍSIO. COLZANI, TIAGO A. SEIBEL, SILENE. Canetas Uma simulação baseada em jogos de empresas no ensino de engenharia de produção. Artigo ENEGEP. Salvador BANKS, J. Introduction to Simulation. Proceeding of the Winter conference. Atlanta CHWIF, LEONARDO. MEDINA, AFONSO C. Modelagem e Simulação de Eventos Discretos. 3º Edição. São Paulo Edição do Autor. HARREL, CHARLES R. MOTT, JACK R.A. BATEMAN, ROBERT E. BOWDEN, 16

17 ROYCE G. GOGG, THOMAS J. Simulação otimização os sistemas. 2º edição. São Paulo Instituto Imam. PINTO, J. ORLANDO P. F. Simulação e otimização; Desenvolvimento de uma ferramenta de análise de decisão para suprimento de refinarias de petróleo através de uma rede de oleodutos. Dissertação de mestrado em engenharia de produção. UFSC. Florianopolis SARGENT, R. G. Validation and Verification Of Simulation models. Proceedings of the Winter Simulation VERGARA, Sylvia C. Projetos de pesquisa em administração. 7 edição. São Paulo Editora Atlas. 17