Softwares Comerciais para Simulações

O aumento na oferta de softwares de simulação, desenvolvidos ao longo dos anos, não garante uma aderência perfeita a muitos sistemas de manufatura. A dinâmica dos sistemas de simulação, com suas características específicas em cada caso, requer o conhecimento sobre o que estas ferramentas de simulação pode oferecer aos usuários. Pidd (1998) apresenta a forma geral de um programa de simulação de eventos discretos, com três partes, que também se assemelha aos programas comerciais: o programa

executivo, que tem o controle da simulação e sua tarefa é assegurar que as entidades e

recursos do modelo engajem na atividade certa no momento certo da simulação e é fornecido pelo provedor do sistema; o modelo lógico, construído pelo modelador; descreve como as entidades e recursos se interagem durante a simulação; e as

ferramentas gerais, conjunto de ferramentas como, por exemplo, funções de

amostragem aleatória e de apresentação gráfica; podem ser usadas tanto pelo programa executivo como pelo modelo lógico e são fornecidas pelo provedor do sistema.

Pidd (1998) discorre sobre as mudanças nos métodos computacionais:

“Quando os métodos de simulação discreta foram inicialmente desenvolvidos, os processos de programação computacional e de obtenção dos resultados do programa eram trabalhosos e altamente especializados. Até meados da década de 70, os computadores eram grandes e caros e operados em forma de lotes. Deste modo quem escrevia o programa de simulação teria de desenvolver o programa na forma de códigos, ter o programa perfurado em cartões, alguém inseria os cartões no computador e então esperava pelos resultados. Freqüentemente levava-se um dia inteiro para correr duas simulações nos computadores comerciais. Os resultados, quando apareciam, eram normalmente impressos em uma impressora de linha.” “Hoje em dia, a maioria das simulações é desenvolvida em diversos ambientes computacionais. Usuários têm como certo que programas e dados podem ser diretamente alimentados em um computador através do teclado ou com a ajuda de algum dispositivo como, por exemplo, o próprio mouse. Eles também assumem que podem ter um controle direto sobre o computador através de um sistema multiusuário, estações de trabalho em rede ou computadores pessoais. Eles também estão acostumados a ver os resultados dos programas de computador apresentados e manipulados na tela do monitor ao contrário de ter que lidar com pilhas de papel impresso. Inevitavelmente, estas mudanças tecnológicas têm alterado os métodos da simulação discreta e eles afetam o analista como também o usuário”.

Computadores de uso pessoal têm sido utilizados para rodar os programas de simulação, sem, contudo necessitar de tempos exorbitantes para isso. Os softwares atualmente comercializados não requerem grandes e poderosos computadores e podem ser utilizados pelo próprio pessoal do processo, sem necessitar de analistas especializados ou mesmo do desenvolvimento de um programa computacional. A interface do usuário

com o software de simulação é feita através de itens gráficos que representam as diversas entidades (ou processos) do sistema que está sendo simulado bem como suas interações. É como fazer um filme do processo e observar o que ocorre quando alterações são realizadas. É também fazer com que o relógio ande mais rápido, para simular períodos longos de tempo.

Banks et al. (2005) divide os softwares usados para desenvolver modelos de simulação em três categorias:

1) Linguagens de programação de propósito geral, como exemplos:

• C++ • Java

(2) Linguagens de programação de simulação, como exemplos:

• GPSS/HTM • SIMAN V • SLAN II

(3) Ambientes de simulação, como exemplos:

• Arena • AutoMod • Extend • Flexsim • Micro Saint • ProModel • Quest • Simul8 • Witness

Pidd (1998) complementa as linguagens de programação de propósito geral, como exemplos:

• Basic

• Visual Basic

• C

• Turbo Pascal

Algumas considerações sobre as linguagens e softwares de simulação:

• As linguagens de programação de propósito geral necessitam de programadores

experientes, tanto no desenvolvimento do programa, o que inclui entendimento do processo e sua modelagem, como também na análise dos resultados da simulação;

• As linguagens de simulação possuem sub-rotinas, procedimentos e outras funções

pré-programadas em sua biblioteca, facilitando a modelagem computacional;

• Nos ambientes de simulação ou softwares comerciais já vêm agregados templates de

acordo com as áreas de aplicação, que facilitam a programação. Isto permite que o cliente, com um conhecimento razoável sobre o processo, modelagem e simulação, simular e analisar os resultados.

Os softwares de simulação podem rodar normalmente em ambientes Microsoft Windows, podendo diferir em alguns pontos, como apresentado por Banks et al. (2005): • Arena: comercializado pela Systems Modeling Corporation, foca na modelagem de processos organizacionais, representando processos dinâmicos num flowchart hierárquico e armazena as informações do sistema em planilha de dados. Construído baseado em atividades, é amigável com o Visio (software de estruturação de fluxo de processos). Emprega recursos de modelagem gráfica, com módulos (objetos) para representar o sistema lógico e ícones que fazem a representação de máquinas, operadores e atendentes, associados a janelas de diálogo para entrada de dados. Estes ícones são conectados para representar o fluxo das entidades e são organizados em coleções chamadas de templates. Possui módulos focados em aspectos específicos de sistemas de manufatura e movimentação de materiais, bem como recursos de animação. O sistema é baseado na linguagem de simulação SIMAN. Possui também uma ferramenta para análise de dados, Analyser, que auxilia, por exemplo, na identificação da distribuição de probabilidade de dados coletados no processo e na comparação das diferentes alternativas estudadas.

• AutoMod: comercializado pela Brooks Automation, tem foco na simulação de sistemas de manufatura e movimentação de materiais e inclui, além do pacote de simulação, módulos para experimentação e análise e para geração de vídeos em 3 dimensões (AVI) para animação. Possui templates para os sistemas mais comuns de movimentação de materiais, como empilhadeiras e correias transportadoras, além do módulo de tanques e tubulações, para modelagem de fluidos. Os templates de movimentação estão baseados em desenhos em 3 dimensões, gerados ou importados do CAD. Seus templates permitem simular movimentos de peças, motores em operação, com diferentes velocidades e sensores fotocélulas para representar a real operação do sistema. Permite visualizar o sistema em diversos ângulos, fazendo aproximações (zoom) em pontos de maior interesse.

• Extend: comercializado pela Imagine That, Inc., é usado para simular sistemas discretos e mistos. Combina uma abordagem por diagrama de blocos padrões com um ambiente de desenvolvimento de novos blocos para aplicações específicas, como sistemas de manufatura, processos organizacionais e processos de alta velocidade. Complementam estas aplicações, bibliotecas para modelagem da dinâmica da cadeia de suprimentos, engenharia de confiabilidade e processos de polpa e papel. Os

modelos são criados através do posicionamento e conexão dos blocos, com janelas para entrada de dados. As entidades são criadas em um determinado bloco e circulam bloco a bloco, de acordo com as conexões entre eles. Permite o cálculo de parâmetros de processo e a recuperação de informações estatísticas para emissão de relatórios. Permite também a animação do fluxo de processo. Os resultados da simulação são apresentados em forma de tabelas e gráficos.

• Flexsim: comercializado pela Flexsim Software Products, Inc. of Orem, é um software desenvolvido em C++. Animações podem ser vistas em 2 e 3 dimensões e realidade virtual, que podem ser mostradas simultaneamente durante a simulação. Trabalha integrado com o Visual C++ IDE da Microsoft. Usado para melhorar a eficiência da produção e redução de custos operacionais através da simulação, experimentação e otimização de sistemas de fluxo dinâmico. Permite introduzir e simular novas condições operacionais e analisa seus efeitos e resultados, gráfica e estatisticamente, de forma a melhorar o sistema em estudo.

• Micro Saint: comercializado pela Micro Analysis and Design, Inc., é um software de simulação de propósito geral, eventos discretos e desenho de redes. Utilizado para construir modelos que simulam processos da vida real. Não utiliza terminologia ou representações gráficas de uma indústria específica. Pode ser usado para representar qualquer processo que possa ser traduzido em um diagrama de fluxo. Os termos utilizados são definidos pelo usuário. Os ícones e pano de fundo para animação podem ser customizados. Permite a visualização do sistema através do diagrama de fluxo e da animação em 2 dimensões. Suporta o desenvolvimento de modelos de várias complexidades, de acordo com a necessidade do usuário. Os modelos funcionais podem ser construídos de forma simples, desenhando o diagrama e rede e preenchendo com informações sobre as tarefas. Modelos mais complexos podem ser construídos para representar variáveis com mudanças dinâmicas, comportamento probabilístico, formação de filas, animação, otimização e coleta extensiva de dados. • ProModel: comercializado pela Promodel Corporation, é uma ferramenta para

simulação e animação de modelos de sistemas de manufatura. Possui módulos específicos para sistemas de saúde e de serviços. Oferece animação em 2 dimensões com uma visão perspectiva em 3 dimensões. A animação é gerada automaticamente enquanto o modelo é desenvolvido. Possui elementos orientados para a modelagem de sistemas de manufatura, como partes de processo, locações, recursos (pessoas,

ferramentas, veículos de transporte), rotas, lógica de processamento e chegadas e sua linguagem de programação permite modelar situações especiais. Os recursos podem trafegar pelos caminhos do diagrama com velocidades e acelerações diversas. Inclui lógica para gerar automaticamente dados de custo, associados com dados de processos. Os resultados são apresentados em gráficos e diagramas, permitindo analisar os múltiplos cenários experimentados.

• Quest: comercializado pela Delmia Corporation Quest (Queuing Event Simulation Toll), é um pacote de simulação orientado à manufatura. Combina um ambiente de simulação em 3 dimensões com uma interface gráfica e módulos de fluxo de material, para a modelagem do trabalho, correias transportadoras, veículos guiados automáticamente, dispositivos cinemáticos, guindastes e sistemas de armazenagem automáticos. Incorpora recursos de CAD de 2 e 3 dimensões, para criar um ambiente virtual de fábrica. Possui módulos que permitem a análise ergonômica de estações de trabalho e robotização. Um modelo neste software consiste de elementos de diversas classes (transportadores, trabalhadores), que associados a dados geométricos e parâmetros definem seu comportamento. As diversas partes têm uma rota e regras de controle para governar seu fluxo no sistema. A arquitetura aberta deste software permite simular a produção por lotes, buscando a otimização do sistema em estudo. Os resultados são apresentados de forma numérica com mecanismos de relatórios estatísticos e de forma visual, através de gráficos, podem ainda criar animações para visualizar a experimentação.

• Simul8: comercializado pela Simul8 Corporation, este software foi criado para projetar o fluxo de trabalho com um mouse de computador, usando uma série de ícones e setas para representar os recursos e filas no sistema. Permite a visualização (animação) já em estágios iniciais do processo de modelagem. O foco principal deste software é a simulação de processos em indústrias de serviço, onde as pessoas são objetos de transações. Possui templates e componentes com simulações pré- concebidas, facilitando a parametrização do processo em estudo. Os componentes permitem a criação de ícones específicos para serem utilizados em outras simulações. Estes recursos reduzem o tempo para criação dos modelos de simulação, padronizando algumas situações comuns dentro de uma organização, reduzindo a necessidade de coleta de dados em alguns casos. Os dados da simulação podem ser salvos no formato XML, para ser transportados para outras aplicações.

• Witness: comercializado pela Lanner Group, possui versões separadas para simulação de manufatura e serviços, com elementos que permitem a simulação discreta e de processos contínuos, como o fluxo de fluidos através de processadores, tanques e tubulações. Os modelos são baseados em templates, que podem ser customizados para reutilização, incluindo elementos de produção e montagem, como correias transportadoras, trilhos, veículos, trabalhadores e carregadores, sendo o comportamento de cada elemento tabulado em um formulário apropriado. Os modelos são apresentados em 2 dimensões, com animação e janelas para entrada de dados de processo e podem ser alterados a qualquer momento ou salvos em algum ponto para reuso posterior. Opcionalmente existe um módulo para realidade virtual, onde o mouse possui o controle sobre uma câmera voadora sobre o sistema. Permite a interface de dados diretos com outros softwares, como Microsoft Excel e Minitab e os dados podem ser salvos no formato XML.

Os ambientes de simulação ou softwares comerciais apresentados anteriormente, têm tido mudanças ao longo dos anos, agregando ferramentas que facilitam a programação e análise de resultados, bem como corrigindo problemas de versões anteriores. O site da

Winter Simulation Conference (http://www.wintersim.org) tem um espaço reservado aos

produtores desses softwares comerciais, para que eles divulguem o produto e suas especificações. Importante conhecer a aplicação para poder identificar qual linguagem ou pacote de software é mais adequado.

Independente da linguagem ou software utilizado na simulação, esta deverá ser uma representação fiel da realidade do sistema em estudo e permitir a análise dos resultados da simulação.

A utilização desses softwares comerciais pode ser vista no trabalho desenvolvido por Baldwin et al. (2000), que apresentaram o resultado de uma pesquisa sobre o uso de softwares de simulação, desenvolvida por especialistas europeus em simulação, que trabalhavam tanto na indústria como também em ambientes acadêmicos.

4 SIMULAÇÃO EM PROJETOS DE MANUFATURA ENXUTA