UMA APLICAÇÃO DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL EM UMA EMPRESA DO RAMO CERÂMICO NO MUNICÍPIO DE IGARAPÉ-MIRI.

UMA APLICAÇÃO DE SIMULAÇÃO

COMPUTACIONAL EM UMA EMPRESA

DO RAMO CERÂMICO NO MUNICÍPIO

DE IGARAPÉ-MIRI.

Robson Pantoja Lobato robsonplobato@yahoo.com.br

Dilaelson Ferreira Pinheiro dilaelsonp@gmail.com Leandro Rodrigues Gomes leandrorg25n@gmail.com Rivanildo Farias Nonato rivafariasnonato@gmail.com

Este trabalho dedica-se a análise produtiva de uma fábrica de cerâmica localizada no município de Igarapé-Miri no estado do Pará. Neste contexto a simulação que pode ser compreendida como apoio a tomada de decisões frisando nas perspectivas de resultados que assemelham a vida real, foi de notória importância para que resultados coerentes fossem alcançados. Assim, buscou-se a utilização do software ProModel, que tornou possível verificar a capacidade produtiva de cada máquina, ou local envolvido no processo. Deste modo, foi também possível agregar sugestões de melhorias, de forma que, otimizações produtivas foram alcançadas, a partir da redução de ociosidades nos locais ou máquinas presentes na linha de produção e também um aumento da capacidade produtiva desta empresa.

Palavras-chave: Modelagem, Simulação, Cerâmica, Tijolo, Software ProModel®

XXXVIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO “A Engenharia de Produção e suas contribuições para o desenvolvimento do Brasil”

1. Introdução

Os blocos cerâmicos ou tijolos cerâmicos como são conhecidos são produzidos a partir da argila, mais conhecida como barro, é amplamente utilizado na construção civil, sendo uma alternativa mais barata em relação aos blocos de concreto além de seres bem mais leves e não possuírem cimento em sua composição o que diminui o impacto ambiental, algo que acaba por torná-lo mais sustentável.

O trabalho em questão tem por objetivo analisar a linha de produção de uma empresa do ramo cerâmico, especializada na fabricação de tijolos, no município de Igarapé- Miri, PA, com o auxílio de um software de simulação computacional.

As visitas feitas ao local ocorreram em dois dias (08/01 e 09/01 de 2018), sendo o primeiro dia destinado à entrevista com o proprietário da empresa em questão, afim de se obter alguns detalhes, como tempo de atuação da empresa, número de funcionários, demanda e capacidade produtiva. Já no segundo dia de visita, foi possível observar o processo produtivo em si, desta forma foram coletados os dados necessários para criar um modelo de simulação apropriado para tal linha de produção.

Apesar do processo ser visualmente simples, com uma linha de produção totalmente linear, seria quase impossível identificar problemas somente através da observação. Por isso, o auxílio de uma ferramenta computacional se mostrou bastante pertinente, por apresentar ao usuário, resultados satisfatórios além de apontar possíveis falhas que podem ser analisadas pelo simulador (pessoa que está realizando a simulação) e com isso, este pode propor soluções que devam suprir essas falhas. Neste caso a ferramenta utilizada foi uma versão Silver do software ProModel Corporation 2011, que apesar das limitações, permitiu a construção e validação do modelo.

2. Simulação

Compreender o funcionamento de uma linha de produção, identificar falhas e apontar melhorias é uma tarefa quase impossível através de uma simples observação, por conta disso, gerentes de produção, com o auxílio de softwares específicos, atuam desenvolvendo modelos aproximados da realidade, capazes de prever e analisar o desempenho de um processo produtivo. Tais modelos, se enquadram na definição de simulação.

Medeiros da Silva et al (1998), definem simular como uma reprodução do funcionamento de um sistema, com o auxílio de um modelo, o que nos permite testar algumas hipóteses sobre o valor de variáveis controladas. Harrel et al. (2002) complementam dizendo que simulação é um processo de experimentação sobre um modelo simplificado de um sistema real que tem como

objetivo determinar como o sistema responderá às mudanças em sua estrutura, ambientes ou condições de contorno.

3. Cerâmica

Segundo Anfacer (2011), a cerâmica é a mais antiga das indústrias. Ela nasceu no momento em que o homem começou a utilizar-se do barro endurecido pelo fogo. Desse processo de endurecimento, obtido casualmente, multiplicou-se e evoluiu até os dias de hoje.

A fabricação de tijolos é uma das principais atividades de uma cerâmica, por conta de sua larga utilização na construção civil, a matéria prima necessária para este fim, é a argila, um material natural de estrutura terrosa e de textura fina que adquire, quando umedecida, certo grau de plasticidade, suficiente para poder ser moldada.

Figura 1 - Fluxograma para a fabricação de um produto cerâmica

Fonte: Autoria própria

O modelo de simulação proposto neste artigo buscou analisar uma etapa específica do processo de fabricação do bloco cerâmico, que compreende a entrada da matéria prima, previamente beneficiada no primeiro local de produção do tijolo, até a saída do tijolo moldado, mas sem as características de secagem e queima. Desta maneira o modelo se tornou bastante simplificado, o que por sua vez permitiu analisar somente a capacidade de operação dos locais dentro dessa área da empresa.

4. ProModel

Feita a concepção do modelo, ou seja, a análise e modelagem conceitual do processo produtivo, será necessário implementá-lo no software em questão, e como foi dito antes para este artigo o software utilizado foi o ProModel Corporation 2011 que se define como:

Uma poderosa ferramenta de simulação para computadores pessoais em um ambiente Windows. Mediante uma combinação ideal

analisar sistemas de produção e serviços de todo tipo e tamanho, e modelar praticamente toda situação, de forma quase real, mediante suas capacidades gráficas e de animação criam simulações para a vida. (Manual ProModel 8.6.2.1037 - 2011)

 LOCAIS: São os elementos ou maquinas por onde irão ocorrer as operações. São definidos nos locais: capacidade, unidades, regras de atendimento (FIFO, LIFO, etc.).

 ENTIDADES: são elementos (matéria prima, peças, lotes etc.) que circulam pelos locais e sofrem processamento.

 RECURSOS: São elementos (funcionários, empilhadeiras, etc.) responsáveis por fazer o transporte das entidades, através dos locais e auxiliar na realização de um processo. Através dos recursos são definidas características como; velocidade do recurso, regra de atendimento, tempo de coleta e tempo de descarregamento.

 CHEGADAS: É a forma como uma entidade aparece pela primeira vez em algum local. Com isso, através desta opção serão definidos parâmetros como local de chegada da entidade no sistema, quantidade, frequência e distribuição de probabilidade.

 PROCESSOS: São as operações realizadas no sistema, deliberam as interligações entre os locais por meio das saídas e destinos das entidades, além de fornecer o tempo de operação, recursos necessários, a lógica de movimento, etc.

5. Estudo de Caso

O trabalho foi desenvolvido, em uma cerâmica da zona rural do município de Igarapé-Miri (PA), fundada em agosto de 2011 pelo atual proprietário do local. Já com mais de 6 anos do mercado, a empresa busca atender a demanda de seu município, produzindo diariamente cerca de 230000 tijolos com o auxílio de 30 funcionários, divididos em funções específicas, tais como extração e transporte de matéria prima, operadores de máquinas, mão de obra para o processo em si e transporte do produto acabado até os clientes.

A escolha desta empresa do ramo cerâmico se justifica por ser uma das principais fontes de tijolos para a construção de residências no município de Igarapé-Miri, além de apresentar um layout simples, o que facilita na observação e entendimento do processo. E principalmente, através dos resultados obtidos com a simulação, apresentar melhorias que tornem o processo mais produtivo.

Neste artigo, a estrutura para todo o sistema de simulação segue a proposta apresentada por Montevechi et al. (2010), que segue três etapas principais: concepção (modelo conceitual), implementação (modelo computacional) e análise (resultados obtidos com a simulação feita na etapa de implementação). Sendo que as etapas de concepção e implementação, devem passar pelo processo de validação a fim de garantir a confiabilidade da pesquisa em simular o processo produtivo de acordo com seu funcionamento real. Na figura abaixo é possível identificar toda a etapa da pesquisa proposta por Montevechi et al (2010).

Figura 2: Metodologia de condução da pesquisa

Fonte: Adaptado de Montevechi et al (2010)

6.1 Concepção do Modelo

Antes de aplicar o modelo de simulação dentro de um programa computacional, é necessário que sejam feitas análises conceituais de modo a obter informações precisas, a respeito do que

se deseja simular. Como é afirmado por Robinson (2008), a modelagem conceitual é uma descrição específica do modelo que será simulado, sem ainda desenvolver programação em software do modelo que será desenvolvido.

Para o modelo deste artigo, as informações colhidas foram através de verificação do processo produtivo, e coleta de dados a respeito do fluxo de entrada de matéria prima e do tempo de operação das máquinas, a fim de se chegar a distribuições de probabilidade corretas e obter um modelo o mais próximo possível da realidade. A ferramenta utilizada para criar o diagrama, representado como modelo conceitual, foi o IDEF – SIM, que está presente no software DIA. O modelo encontrado foi o seguinte:

Figura 3 – Modelo conceitual

Fonte: Autoria própria

A figura 2 representa o processo de fabricação da cerâmica estudada, nisso é percebido que a entidade de entrada (lote de argila) chega ao sistema de forma aleatória, desse modo, foi conveniente usar uma distribuição de probabilidade apropriada para tal chegada. Sendo ela a distribuição de Poisson, com 8 chegadas a cada 2 minutos. Também foi necessário utilizar distribuição de probabilidade na primeira esteira, que no modelo assume o comportamento de fila, essas distribuições puderam ser encontradas com o auxílio do software Stat- fit.

6.1.1 Validação da etapa de concepção

A etapa de concepção ou modelo conceitual pôde ser validada através da técnica proposta por SARGENT (2009), chamada técnica face a face. Nela são apresentados aos funcionários e ao próprio chefe da empresa, os resultados obtidos no modelo conceitual a fim de se garantir a representação da realidade do modelo, com a aprovação por parte destes.

6.2. Implementação do modelo

Nesta fase, o modelo conceitual construído da fase de concepção, já tendo sido validado, será implementado no software ProModel, para verificar o comportamento da linha de produção da empresa, em um ambiente computacional. Os dados para modelamento no ProModel foram utilizados segundo a tabela:

Tabela 1 - Parâmetros de implementação do modelo computacional

Parâmetro Quantidade

Entidades ₂

Locais ₆

Chegadas ₁

Processos ₇

Fonte: Autoria própria

A distribuição desses parâmetros no ProModel ficou distribuída segundo a figura 4:

Figura 4 - Distribuição dos parâmetros de modelagem computacional

Fonte: Autoria própria

Para a construção do modelo computacional, foram utilizados comandos específicos dentro do ProModel, necessários para dar o andamento correto nas operações de cada local, segundo informações colhidas no período de visita à empresa. Dentre os principais está o WAIT, que mantém a entidade em um determinado local até transcorrer uma quantidade específica de tempo, e o SPLIT, responsável por dividir a entidade lote de argila no número especificado de tijolos.

6.2.1 Validação da etapa de Implementação

Validar um modelo significa assegurar que os resultados obtidos pelo método são próximos aos observados no sistema real (JAIN, 1991). Ainda segundo Jain (1991), a comparação com o sistema real é o método mais confiável e preferível para validar o modelo de simulação. Dessa forma, foi adotada como validação do modelo computacional, a comparação dos resultados obtidos nessa etapa com as informações colhidas a respeito da linha de produção da empresa.

6.3. Analise do modelo

A partir da modelagem computacional, serão apresentados ao analista, os resultados obtidos com a simulação, e a partir desses resultados o simulador deverá identificar possíveis falhas que possam ser solucionadas com o auxílio da simulação. Com os resultados encontrados, notou-se que algumas máquinas tinham seus desempenhos reduzidos por conta de certo grau de inatividade em suas capacidades produtivas, o que gera aumento nos custos de produção e diminuição da capacidade de produção de tijolos da empresa. Os resultados encontrados estão expostos na Tabela 2 e na Figura5:

Tabela 2 - Resultado das saídas obtidas através de modelagem no ProModel

Nome Total de Saídas Tempo Médio no

Sistema (Hr)

Tempo Médio em Operação (Hr)

Lote de Barro 1.885,00 0,13 0,12

Tijolo 22.520,00 0,03 0,03

Nesses dados, são apresentadas o total de saídas das entidades presentes no modelo, sendo resultado da média, de três replicações rodadas no ProModel.

O grau de operação dos locais presentes no modelo, é outro fator importante a ser analisado, principalmente por constituírem papel importante para o bom andamento do processo produtivo. O grau de operação dos locais é apresentado na figura 5:

Figura 5 - Gráfico com o grau de utilização dos locais de produção

Fonte: Autoria própria

7. Propostas de melhoria

Levando e consideração o grau de inatividade de alguns locais de operação da empresa, propõem-se efetuar uma melhora nesse grau de forma que os locais possam operar de maneira mais ativa, e em consequência disso aumentar a capacidade de produção da empresa.

A solução encontrada, foi a de tornar a chegada de entidade na primeira esteireira (que ficou denominada como fila de espera), que antes obedecia uma distribuição de probabilidade segundo Poisson, com 8 lotes de barro chegando a cada 2 minutos, em uma chegada de forma contínua, obedecendo a melhor quantidade de lotes que essa esteira pode transportar em um determinado tempo. A melhor solução encontrada foi a de padronizar a chegada de lotes de barro para 5 a cada minuto. Dessa forma, poderem ser encontrados resultados segundo a tabela 3, e a figura 5:

Tabela 3 - Resultado das saídas de entidade depois da proposta de melhoria.

Nome Total de Saídas Tempo Médio no

Sistema (Hr)

Tempo Médio em Operação (Hr)

Lote de Barro 2.312,33 0,13 0,12

Tijolo 27.628,00 0,03 0,03

Figura 6 - Gráfico com o grau de utilização dos locais depois da proposta de melhoria

Fonte: Autoria própria

A partir desses resultados é possível analisar claramente, uma maior participação dos locais, através da diminuição de ociosidade e também o aumento da capacidade produtiva da empresa, que teve um aumento de cerca de 23% em sua produção, passando de 22.520 tijolos produzidos, para 27.628.

7. Conclusão

O layout e planejamento de chão de fábrica deve ser frequentemente avaliado para que constantes melhorias lucrativas sejam alcançadas no universo industrial. Nestas perspectivas um olhar mais acurado é necessário, para que todos os detalhes possam ser supervisionados de tal forma que falhas não fujam dos olhos do gestor.

As ferramentas de simulação como o PROMODEL apresentam valor inestimado no planejamento e desenvolvimento de sugestões que tornem a produção mais eficaz, pois deste modo é possível ampliar a visão de cada posto processual(local), assim como as proporções exatas de entidades em determinada média de tempo, a análise de ociosidades, ou da necessidade de implementação de novos locais que possam atender todas as necessidades da demanda em menor tempo, reduzindo os custos, o retrabalho, além de ser possível causar melhorias na qualidade do produto, que consequentemente atrairá novas freguesias. Também é

notório o fácil manuseio do software em questão, além de proporcionar a produção de apresentação do processo produtivo que aproxima grandiosamente do chão de fábrica.

REFERÊNCIAS

ANFACER (Brasil) (org). história da cerâmica. Disponível em:< http://www.anfacer.com.br/>. Acesso em: 20 jan. 2018.

HARREL, C. R. et al. Simulação Otimizando Sistemas. 2ª Ed. Editora: IMAN. São Paulo- SP, 2002.

JAIN, R. The Art of system performance analysis: techniques for experimental design simulation and modeling. New York: John Wiley & Sons, 1991.

MANUAL PROMODEL 8.6.2.1037 - (2011) – User´s Guide online.Rockwell softwares.USA.

MONTEVECHI, J. A. B.; LEAL.; PINHO, A.F.; COSTA, R.F.S.; OLIVEIRA, M.L.M. de; SILVA, A.L.F. Conceptual modeling in simulation projects by mean adapted IDEF; na application in a Brazilian tech company. Winter Simulation Conference. Baltimore, USA. 2010.

ROBINSON, S. Conceptual Medeling for Simulation Part I: Definition and Requeriments. Journal of the Operational Research Society. 2008.

SARGENT. R. G. Verification and validation of simulation models. Proceedings of the Winter Simulation Sonference, Austin, TX, USA, 2009.

SILVA, Ermes Medeiros da |et al.|. Pesquisa operacional: programação linear e simulação/ 3ª Ed. Atlas. São Paulo- SP, 1998.