Capítulo 11. Apresentação de simuladores visuais e interactivos desenvolvidos com o Microsoft Visual C++
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- Gabriela Borges Taveira
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1 Capítulo 11 Alguns simuladores orientados a objectos Apresentação de simuladores visuais e interactivos desenvolvidos com o Microsoft Visual C Alguns simuladores orientados a objectos Apesar de existir hoje um grande número de simuladores comerciais orientados a objectos, de entre os quais poderíamos, porventura, escolher um ou dois como exemplos, preferimos, contudo, aproveitar este último capítulo para brevemente apresentar alguns simuladores resultantes da aplicação dos conhecimentos descritos ao longo deste livro. Estes simuladores foram desenvolvidos para Windows tm usando o Microsoft Visual C++, sendo principalmente vocacionados para problemas de armazenamento automático, escoamento de trânsito e cadeias de distribuição e logística. Tendo resultado, fundamentalmente, do trabalho de investigação desenvolvido por J. Manuel Feliz Teixeira ao longo destes últimos anos no Laboratório de Simulação de Sistemas de Produção (LASSIP) 1, todos eles se baseiam numa estrutura de classes semelhante à descrita no capítulo anterior, sobre a qual foi depois incluído código para a criação de desenhos à escala, manejo de elementos gráficos no ecrã, criação interactiva de entidades, representação visual dos vários elementos do sistema, etc. Com a apresentação destas aplicações, esperamos que o leitor fique com uma ideia mais precisa sobre as potencialidades deste tipo de simuladores visuais e interactivos, e, para além disso, que possa também conhecer com mais pormenor o que normalmente é exigido, em termos de complexidade, a uma aplicação de simulação destinada a projectos de dimensão industrial
2 SIMULAÇÃO POR COMPUTADOR 11.1 Um simulador de armazéns O presente simulador surgiu de uma proposta de desenvolvimento de um gerador de modelos de simulação visual e interactiva por parte da empresa EFACEC 2, com vista a ser usado no estudo das prestações de funcionamento dos seus armazéns automáticos. Segundo a proposta inicial, esta aplicação deveria permitir, em períodos típicos desde alguns dias até uma ou duas semanas, definir o modelo de um determinado armazém e avaliar o seu funcionamento. Para além disso, a interface com o utilizador não deveria exigir conhecimentos informáticos profundos, tendo apenas o operador de ser tecnicamente competente no dimensionamento de armazéns Componentes do simulador Na figura 11.1 mostra-se a janela principal da última versão do simulador de armazéns desenvolvido para o efeito, na qual se pode ver uma pequena zona de um armazém em estudo obtida através de um efeito de ZOOM. Esta janela possui ainda uma barra de ferramentas (toolbar) através da qual o operador poderá facilmente criar as entidades que irão fazer parte do seu armazém, como veremos. Do ponto de vista da interface com o utilizador, o código desta aplicação poderá dividir-se em dois grandes grupos: os recursos de desenho, que incluem as rotinas de interpretação das acções do RATO no que respeita à criação e manejo de objectos gráficos, e com as quais é dado ao operador representar à escala o espaço do armazém, por exemplo, usando linhas, áreas e outros elementos, e os recursos de simulação, que são facilidades através das quais o operador poderá criar, configurar e testar o funcionamento de um dado Fig 11.1 Janela principal do simulador de armazéns modelo. Muitos destes recursos
3 são acessíveis directamente através de botões da toolbar da aplicação como é o caso da criação dos componentes físicos do armazém, ou seja, tapetes, estantes, veículos, mesas, cais, etc. Com estes recursos, é fácil o operador ir criando o modelo do armazém ao mesmo tempo que o vai representando no ecrã, pois muitos dos componentes típicos de um armazém automático encontram-se já preparados para serem depositados sobre o próprio desenho de fundo do layout. A partir daí, só é preciso configurá-los através das suas caixas de diálogo 3. A figura 11.2 mostra uma representação à escala de um armazém real na janela do simulador, na parte de cima uma vista a toda a dimensão do sistema, e na parte de baixo um ZOOM sobre a zona de entrada e saída de material. Trata-se de uma instalação com 175 metros de comprimento e 55 metros de largura, composta por uma zona de estanteria distribuída por cinco alas, sendo estas servidas por veículos automáticos de acondicionamento de paletes Área total armazém = 175 x 55 m2 Grupo de veículos Stocadores Área de estantes Sistema tapetes ponto entrada ponto saída Fig 11.2 Exemplo de um armazém automático real representado no simulador de armazéns, com efeito de ZOOM (stocadores). A interface da zona de armazenagem com os pontos de entrada e de saída de material é assegurada por uma rede de distribuição baseada em tapetes. Na parte inferior da mesma figura é ainda visível, com mais pormenor, o aspecto dos tapetes, das mesas, e uma pequena parte das próprias estantes, estas representadas em perspectiva militar. Mesa Posto manual 3 Como se fez notar no capítulo anterior, a certas entidades é associada uma caixa de diálogo através da qual se pode aceder a alguns dos seus atributos, podendo-se assim configurar facilmente esse elemento no modelo. 213
4 SIMULAÇÃO POR COMPUTADOR Depois de criado o modelo do armazém usando estes recursos da aplicação, cada elemento desse modelo deverá então ser configurado de forma a ajustarem-se os valores dos seus parâmetros aos valores conhecidos, ou esperados, no sistema real. Um DUPLO-CLIC com o RATO sobre qualquer um desses elementos permitirá aceder à sua caixa de diálogo, o que simplifica grandemente esta tarefa de configuração. Como exemplo de uma dessas caixas de diálogo, também designadas caixas de propriedades, apresenta-se na figura 11.3 a que corresponde aos elementos do tipo tapete atrás referidos. A partir dela é possível interagir com o respectivo tapete e actuar quer no seu tempo de descarga, na velocidade de movimentação das paletes sobre ele, na sua largura, etc. Estas acções podem, inclusive, ser realizadas mesmo durante o decorrer da simulação e sem necessidade de a interromper. Como já foi referido, caixas de diálogo semelhantes a esta foram usadas neste Fig 11.3 Exemplo de uma caixa de diálogo associada a um tapete simulador para permitir configurar muitos outros elementos do armazém, como mesas, veículos, etc Estrutura do modelo Quanto à estrutura do modelo propriamente dita, ela resulta de considerar que um armazém pode ser visto como uma rede de transporte de material em que os nodos representam os locais onde as paletes podem ser depositadas, como é o caso das mesas, dos cais e dos alvéolos das estantes, e os tramos os percursos que ligam esses nodos uns aos outros. E, subindo um pouco mais no nível de abstracção, poderemos ainda considerar estes nodos como células de depósito de material, e a interligar essas células um conjunto determinado de elementos de transporte, os quais, por sua vez, já integram o conceito de percurso na forma de uma sequência de tramos. Sendo assim, do ponto de vista abstracto, o modelo de um armazém pode reduzir-se a um conjunto de células ligadas entre si por 214
5 determinados elementos de transporte, como sugere o esquema apresentado na figura No que respeita aos vários tipos de elementos de transporte, neste simulador são considerados, por um lado, os tapetes como elementos fixos, por outro, os veículos como elementos móveis, podendo estes últimos deslocar-se ao longo de certos percursos previamente definidos. No que respeita aos tapetes, considera-se a existência de tapetes de ROLOS e de tapetes de CORRENTES, que basicamente diferem uns dos outros por normalmente serem utilizados em movimentações perpendiculares uma à outra. Quanto aos veículos, é permitido ao operador utilizar até cinco tipos diferentes dentro do mesmo modelo de armazém, conforme as características das tarefas a que se destinam. Na figura 11.5 está representado o aspecto gráfico de cada um desses tipos, tal como serão vistos na janela da própria simulação. Tanto os AGV Stocadores como os Stocadores Standard são veículos cuja principal função é aceder a células de estantes, facto pelo qual quase sempre se encontram a operar na zona de armazenagem. Por outro lado, os Veículos Simples possuem uma maior liberdade de movimentos, normalmente são guiados por um operador e usados em acções de transporte entre zonas diferentes do armazém, principalmente entre mesas ou entre cais. Ao contrário dos anteriores, estes veículos não podem aceder a estantes. Para além destes, há ainda os Veículos Chariots, que normalmente se movem sobre um eixo linear e são usados como distribuidores de paletes, muitas vezes misturados com redes de tapetes, e os Veículos Transfer, cuja primeira tarefa é transferir outros veículos entre diferentes pontos do armazém Simulação do modelo AGV Stocador Stocador standard Cel1 Fig 11.4 Modelo de um armazém como um conjunto de células servidas por elementos de transporte genéricos veículo simples veículo Chariot Fig 11.5 Aspecto gráfico dos cinco tipos de veículos disponíveis no simulador de armazéns veículo Transfer Depois de representado o armazém na janela do simulador e de configurados todos os seus elementos, o modelo fica pronto a ser simulado. Para isso, há uma Cel4 Cel3 Cel6 Cel2 Cel5 CelN 215
6 SIMULAÇÃO POR COMPUTADOR fase inicial de verificação da consistência dos dados, sendo analisada a coerência de toda a informação nele introduzida e, caso o operador o deseje, preenchidas as estantes com paletes, de forma aleatória. Depois desta fase, a simulação Ponto saída Ponto entrada Mesa inspecção Posto rejeição Posto manual Tapetes buffer Fig 11.6 ZOOM sobre uma zona de um armazém real a ser simulado. propriamente dita poderá então ter início a uma ordem do operador. E assim que tal aconteça, começará a observar-se as paletes a serem geradas nos pontos de entrada (fig. 11.6), depois a deslocarem-se nos tapetes, de seguida a serem recolhidas pelos Stocadores e então depositadas nas estantes. No sentido inverso, com vista a satisfazer os pedidos de saída de material, os Stocadores retiram paletes das estantes, transportam-nas para a rede de tapetes, e estes encarregam-se de depois as conduzir até ao destino, algumas delas passando, neste caso particular, por postos de trabalho manual. Note-se que o presente exemplo se refere à simulação de uma instalação de armazenamento real. Todos os elementos do armazém foram configurados de acordo com as exigências do cliente, o que quer dizer que os valores dos vários parâmetros são da ordem dos que se espera encontrar num armazém real. A cada veículo foi associada uma velocidade média de 3 m/s e tempos de carga e descarga de 12 s. Nos tapetes, a velocidade de movimentação das paletes foi estabelecida em 0.2 m/s e o tempo de descarga em 0.5 s, e em cada posto manual considerado um buffer de tapetes de 4 paletes e um tempo médio de operação de 4.5 min. O tempo médio de permanência em cada mesa considerou-se 3 s. Ainda de acordo com as exigências do cliente, foi imposta a taxa global de entrada de paletes no sistema de 35.6 pal/h proveniente de uma zona de produção, e a taxa de 0.8 pal/h de pedidos directos à zona de armazenagem com destino ao ponto de saída. Cada posto manual foi configurado de forma a assegurar o processamento de 60 pal/h, metade do qual seria direccionado para a saída do sistema depois de passar por uma mesa de inspecção. As restantes paletes deveriam retornar à zona de armazenagem. 216
7 Resultados Apesar de, neste exemplo, o tempo de criação do modelo ter sido da ordem de alguns dias de trabalho, as principais dificuldades encontradas situaram-se ao nível da correcta representação dos vários elementos do armazém na janela do simulador e respectiva configuração, pelo que o processo completo de simulação dependerá, principalmente, da complexidade do próprio layout do sistema. No entanto, depois de terminada esta fase, o resto do processo passa a ser rápido, tendo-se observado, neste caso, um tempo de simulação cerca de 30 vezes mais rápido que o tempo real. Estas prestações foram obtidas mesmo com o simulador a funcionar em modo de representação visual das várias entidades, o que faz prever que maiores velocidades de simulação poderiam ter sido atingidas caso se tivesse inibido esse aspecto visual. Alguns resultados obtidos com esta simulação estão resumidos no gráfico da figura 1.7, no qual se representa o número de paletes entradas e saídas do sistema ao longo de 25 horas de trabalho da instalação versus o tempo despendido no processamento das respectivas tarefas. A interpretação deste gráfico deixa-se à curiosidade do leitor. No entanto, como nota final, é importante referir que este number of palettes simulador não tem como intuito tratar o armazém do ponto de vista da gestão de aprovisionamentos ou de stocks, mas unicamente do ponto de vista das prestações de funcionamento permitidas pela configuração do seu layout. Apesar disso, um conhecimento mais profundo de temas tão interessantes como a gestão dos produtos no seu interior poderá tornar-se útil para quem pretenda evoluir na arte de simular armazéns, pelo que, nesse caso, se recomenda a leitura de obras mais vocacionadas para essas matérias time (minutes) input output Fig 11.7 Exemplo de resultados. Entrada/saída de paletes versus respectivo tempo de processamento 4 José Fernando Gonçalves, Gestão de Aprovisionamentos, Edição revista, Publindústria, Porto
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