Model for reduction in loading time, using modeling and simulation
techniques
Modelo para redução no tempo de carregamento, utilizando técnicas de
modelagem e simulação
DOI:10.34117/bjdv5n11-203
Recebimento dos originais: 10/10/2019 Aceitação para publicação: 20/11/2019
Thales Volpe Rodrigues
Mestrando em Engenharia de Produção
Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR Endereço: Av. Monteiro Lobato, s/n - Jardim Carvalho, Ponta Grossa - PR
E-mail: [email protected]
Rômulo Henrique Gomes de Jesus
Mestrando em Engenharia de Produção
Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR Endereço: Av. Monteiro Lobato, s/n - Jardim Carvalho, Ponta Grossa - PR
E-mail: [email protected]
Nathan Peixoto Oliveira
Doutorando em Administração Instituição: Université de Bordeaux
Endereço: Avenida Abadie, 35 – Bordéus, Aquitânia - França E-mail: [email protected]
Lo-Ruana Karen Amorim Freire Sanjulião
Mestrado Profissional em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente Instituição: Universidade do Estado de Minas Gerias - UEMG
Endereço: Rua Rio Grande, 52 – Passos, MG E-mail: [email protected]
Maria José Reis
Mestrado em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente Instituição: Universidade do Estado de Minas Gerias - UEMG
Endereço: Rua Quinca Coura, 149 – Passos, MG E-mail: [email protected]
This work describes a computer simulation application, whose objective is to change the loading route of bagged products in a cement industry in the interior of Minas Gerais, seeking as its main objective the reduction in customer service time and vehicle permanence inside the factory. In the proposed model, the entire process flowchart was created through the
IDFE-Fernanda Medeiros Dutra Reis
Formação acadêmica mais alta: Mestre em Ciências Instituição: Universidade de São Paulo - USP Endereço: Rua Abrahão João, 254 Apt 13 – São Carlos, SP
E-mail: [email protected]
Carlos Henrique Fernandes
Formação acadêmica mais alta: Bacharel em Engenharia de Produção Instituição: Universidade do Estado de Minas Gerias - UEMG
Endereço: Rua Santa Catarina, 705 – Passos, MG E-mail: [email protected]
Thalita Santos Silva
Graduanda em Engenharia de Produção
Instituição: Universidade do Estado de Minas Gerias - UEMG Endereço: Av. Juca Stockler, 1130 – Passos, MG
E-mail: [email protected]
Paula Cristina Reis Miranda
Graduanda em Engenharia de Produção
Instituição: Universidade do Estado de Minas Gerias - UEMG Endereço: Av. Juca Stockler, 1130 – Passos, MG
E-mail: [email protected]
RESUMO
Esse trabalho descreve uma aplicação de simulação computacional, cujo o objetivo é a alteração na rota de carregamento de produtos ensacados em uma indústria cimenteira no interior de Minas Gerais, buscando como principal objetivo a redução no tempo de atendimento ao cliente e permanência do veículo dentro da unidade, no modelo proposto criou- se todo o fluxograma do processo através do IDFE-SIM, aplicando posteriormente a remodelagem dos estoques no armazém de carregamento para que o veículo possa carregar o mix de produtos das cargas mistas em apenas uma localidade. Utilizou-se o programa Promodel® para realização da simulação observando uma queda de 22% no tempo de carregamento, conseguindo assim atingir o objetivo desse estudo.
Palavras chaves: logística, estoque, simulação computacional, redução no tempo de
atendimento ao cliente.
1 INTRODUÇÃO
A crescente competitividade pela redução de custos obriga as empresas a maximizarem a utilização de seus recursos, exigindo a agilidade de entrega dos produtos para seus clientes. Deste modo, a simulação pode ser uma poderosa ferramenta para auxiliar na tomada de decisões (SANTOS, 2011). A produção mundial de cimento é significativa, da ordem de 1,6 bilhão de toneladas, destacando-se a crescente produção da China, com participação de 36%, de cerca de 600 milhões de toneladas. A produção brasileira está próxima de 40 milhões de toneladas, situando-se entre as 10 maiores do mundo (GALHARDO, 2014).
As vendas de cimento no mercado interno brasileiro totalizaram 26,0 milhões de toneladas no primeiro semestre de 2017, e o montante comercializado apresentou uma queda de 8,8% frente ao mesmo período do ano passado. Em 12 meses, as vendas acumuladas totalizaram 54,9 milhões de toneladas, 9,8% menor do que nos 12 meses anteriores (julho/15 a junho/16). Em junho de 2017 foram vendidas 4,5 milhões de toneladas, uma queda de 8,6% em relação a junho de 2016. Na comparação por dia útil, as vendas de cimento no mercado interno em junho de 2017 apresentaram redução de 4,7% em relação ao mesmo período do ano de 2016 e um pequeno crescimento de 2,1% sobre o mês anterior (CIMENTO ORG, 2017).
Alguns fatores que geram custos e atrapalham os prazos das entregas são: a demanda variada e a constante troca de lotes atrelados ao baixo desempenho das cadeias produtivas; gerando insatisfação dos clientes e queda no indicador de OTIF (On time in full) que significa entregar a quantidade correta no prazo estipulado. Para garantir que a entrega será de qualidade, a indústria cimenteira optou por realizar o transporte por meio de veículos de carga. A ocupação do equipamento é alta, em lotes maiores, portanto a espera do próximo lote reduz a ocupação dos veículos. A ocupação de veículos cresce, em lotes menores, porém, devido a variabilidade, pode vir a faltar veículo na hora da carga, reduzindo assim a ocupação do equipamento.
SIM, which then applied the remodeling of stocks in the loading warehouse so that the vehicle could load the mixed cargo product mix in only one location. The Promodel® software was used to perform the simulation observing a 22% drop in loading time, thus achieving the objective of this study.
O método de pesquisa utilizado neste trabalho teve início com uma revisão da literatura utilizando artigos referentes ao assunto. Logo após realizou-se um estudo de caso, no qual foi possível constatar que a modelagem e simulação ajuda na obtenção de um maior conhecimento sobre a forma de operação do sistema, no desenvolvimento de políticas operacionais e recursos para aperfeiçoar o processo, no teste de novos conceitos e/ou sistemas antes de implementá- los e na obtenção de informações sem incomodar o sistema atual (MIGUEL et al., 2010).
Iniciou-se com a introdução, abordando uma síntese de todo o trabalho, logo após elaborou-se a revisão da literatura usando autores que estudaram a fundo o tema proposto. Em seguida este trabalho apresentou a metodologia utilizada e os resultados e discussões obtidos durante a pesquisa. E por último as considerações finais, a qual traz a visão geral de todo o estudo.
Este trabalho tem por seu objetivo geral reduzir o tempo de carregamento em uma indústria cimenteira utilizando modelagem e simulação computacional: coletando dados da empresa; Demonstrando técnicas de simulação a eventos discretos no programa ProModel®; calculando o tempo de carregamento dos produtos ensacados.
A escolha do tema deste trabalho se fez devido à obtenção de um maior conhecimento sobre a forma de operação do sistema oferecido pela modelagem e simulação. Segundo Miguel (2010) auxilia no desenvolvimento de políticas operacionais e recursos para aperfeiçoar o processo, no teste de novos conceitos e/ou sistemas antes de implementá-los e na obtenção de informações sem incomodar o sistema atual.
A empresa objeto de estudo é uma cimenteira multinacional no interior de Minas Gerais com média de expedição diária de 7000 toneladas entre seus diversos portfólios de produtos ensacados, que foi escolhida por apresentar um tempo consideravelmente alto no carregamento. Pensando nisso, optou-se pela utilização das técnicas de simulação a eventos discretos no programa Promodel® visando reduzir o tempo e os gastos, gerando benefícios para a empresa.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 SIMULAÇÃO
A linguagem de programação computacional surgiu na década de 60, proporcionando cálculos matemáticos mais rápidos e o manejo de grandes fluxos de informações. O grande marco deste processo de simulações feitas através do softwares foi à facilidade na simulação
de processo de alta complexibilidade, gerando soluções nas quais muitas vezes não se atingia o sucesso (ALVES; PAULISTA, 2017).
De acordo com Torga
Sistema é um conjunto de componentes ou entidades que interagem entre si com a finalidade de atingir um determinado objetivo. Um sistema pode estar inserido em um universo complexo no qual sua investigação deve ser detalhada a fim de buscar informações relevantes. (2007, p.25)
Alves e Paulino (2017) definem modelo como uma reprodução gráfica mais simples do sistema. Conceitua uma representação em uma escala menor de um projeto reproduzido em dimensão normal.
Segundo Miguel et al. (2008), a modelagem e simulação é o processo de criar e experimentar um sistema físico através de um modelo matemático computadorizado. Afirmam que a simulação computacional é a representação de um sistema real por meio de um modelo sob utilização de um computador, o objetivo da simulação é estudar o comportamento de um sistema, sem que seja necessário modificá-lo ou mesmo construí-lo fisicamente. As simulações podem ser divididas em 2 tipo:
• Simulação discreta: É dirigido por eventos, o analista é responsável pela dinâmica do sistema de estudo, identifica e descreve eventos, que ocorrem relativamente espaçadas no tempo. Sendo definidos como variáveis que assumem valores finitos ou infinitos numeráveis (VIEIRA, 2006);
• Simulação contínua: É uma simulação na qual sua modelagem é adequada para processos contínuos, porém esses sistemas não podem ser extremamente complexos. Baseia-se em equações diferentes sendo definido por variáveis que mudam frequentemente com o tempo (VIEIRA, 2006).
De acordo com Miyagi (2006), um dos principais objetivos da simulação é prever ações de um determinado sistema podem analisar as vantagens e desvantagem desta forma é possível descrever as vantagens que são:
• Verificação de hipóteses, validando-as ou não;
• A manipulação temporal, que é um diferencial ao estudo do fenômeno de apuração; • Testes de novos equipamentos por simulação, sendo de muita importância, porque diminui
• Melhora a compreensão das variáveis de um sistema.
Conforme Brighenti (2006) a aplicação da simulação está ligada a manufatura para avaliar operações de montagem e movimentação de materiais, dos possíveis gargalos, sendo possível tomar decisões políticas e procedimentos operacionais de forma precisa com rapidez e eficiência.
2.2 SIMULAÇÃO DE SISTEMA
É cada vez mais intuitiva e acessível abordagens para resolver problemas de Pesquisa Operacional, Define-se Sistema como uma organização de constituintes independentes, cujos recursos são utilizados para atingir um objetivo (WINSTON, 2004). Um sistema tem vários níveis de detalhamento formando subgrupo de um sistema mais abrangente, logo a determinação do sistema também depende do foco do estudo em questão (ALVES; PAULISTA, 2017).
A Simulação Computacional consiste em projetar um modelo de um sistema real, simulando-o em um computador e analisando os resultados o que se justifica quando a situação é demasiadamente complexa para ser analisada por uma pessoa desprovida da ferramenta (CHOI; KANG, 2013).
Trata-se de uma simulação de Monte Carlo (MELAMED, 2007) quando simula computacionalmente um sistema discreto com elementos aleatórios com distribuições de probabilidade conhecidas ao longo de uma linha do tempo. Foi a partir deste método de simulação que novos softwares de simulação discretos foram desenvolvidos, tais como: Arena; Simul8; FlexSim; Anylogic; Promodel®; entre outros, visando auxiliar a criarem o modelo de forma mais intuitiva, e o software busque uma maneira eficiente em executar o mesmo.
2.3 A SIMULAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS
As organizações buscam tomar decisões com um retorno considerável, visando obter lucros maiores que os investimentos, a simulação consegue imitar o cenário atual, podendo comparar com o cenário novo por meio de previsões minimizando riscos (ALVES; PAULISTA, 2017).
Segundo Chiwf e Medina (2010) e Montevechi et al. (2010) a maioria dos métodos de pesquisa em simulação são divididos em três etapas: concepção; implementação e análise.
Para Sargent (2010) os analistas ganham um amplo entendimento durante a condução das fases do projeto daquilo que está sendo estudado e simulado, em contrapartida, este conhecimento fica retido com as pessoas.
Na fase da concepção, é necessário conhecer o processo a ser simulado, delimitar o sistema, definir os objetivos da pesquisa, e também definir o escopo e o nível de detalhe para o modelo. Esta, provavelmente, é a parte mais difícil do processo de desenvolvimento e uso de modelos de simulação (ROBINSON, 2008).
Na fase da implementação é construído o modelo computacional, a partir do modelo conceitual, utilizando um software de simulação na construção do modelo. Já na fase da análise, após a obtenção dos resultados da simulação passa por uma análise na qual são realizadas recomendações e melhorias para o sistema em questão (SARGENT, 2010).
2.4 PROMODEL
De acordo com Belge (2017) o primeiro simulador disponível em língua portuguesa é o Promodel®, é utilizado para planejar, projetar ou até mesmo melhorar processos que já foram realizados. Este software reproduz processos reais e integra a ele variáveis interdependentes possibilitando realizar análises e mudanças, proporcionando assim a otimização do sistema, melhorando seus parâmetros. A Figura 1 apresenta a interface do software Promodel® 2011 com algumas ferramentas colocadas aleatoriamente.
Figura 1 – Interface do Promodel® 2011
O Promodel® é um software desenvolvido e comercializado pela Promodel® Corporation muito utilizado na área de logística e na área de processos de produção das empresas devido a sua grande flexibilidade de programação, simulando acontecimentos nos processos, ajudando na busca por alternativas de melhor desempenho.
O software também conta com uma interface bastante amigável com animações tanto em 2D como em 3D (PROMODEL® USER’S GUIDE, 2011).
2.5 MODELAGEM CONCEITUAL ATRAVÉS DE IDEF-SIM
Para Pinho et al. (2009) quando o analista desenvolve o problema em sua mente o modelo conceitual ainda é abstrato, portanto, existe a necessidade de utilizar uma técnica de representação para que as ideias possam ser alinhadas, para que outras pessoas possam entender de forma mais clara possível o que está sendo proposto e ainda para torna-lo o mais fiel possível da realidade. Foi com este intuito que Leal, Almeida e Montevechi (2008), propuseram a técnica IDEF-SIM (Integrated Definition Methods – Simulation), esta técnica tem como foco a simulação de sistemas, porém é altamente aplicável em projetos de melhoria em geral.
3 MÉTODO DE PESQUISA
A definição da estrutura conceitual-teórica foi obtida por meio do mapeamento da literatura sobre os temas pesquisados. As pesquisas foram realizadas a partir de fontes bibliográficas de revistas, livros e sites direcionados a pesquisas acadêmicas (dissertações, teses, artigos). Os campos dentro das áreas de pesquisa para identificação e elaboração deste trabalho foram por meio de pesquisas sobre os temas: simulação, simulação de sistema e Promodel®.
No planejamento o estudo de caso apresenta uma unidade inserida no setor de fabricação de cimento a nível multinacional no interior de Minas Gerais com média de expedição diária de 4500 toneladas entre seus diversos portfólios de produtos ensacados. Conta com 300 colaboradores fixos, e 200 colaboradores terceiros. A empresa pesquisada apresentava grande representatividade no Brasil e região dentro de seu seguimento de mercado. Empresa disponibilizou os dados no intuito de colaborar com o meio acadêmico e contribuir para resolução de seus problemas atuais.
A partir da seleção do caso, foram determinados os métodos e técnicas para coleta e análise dos dados, que se fez por meio de uma pesquisa documental. Para compreender todo o processo de simulação e modelagem a análise documental fornecida pela empresa, os dados colhidos foram sobre o tempo de carregamento de carga gasto pela empresa.A técnica utilizada para a representação deste modelo foi a construção computacional realizada utilizando o
software Promodel®.
A próxima fase da pesquisa foi a análise e interpretação dos dados os passos a seguir são geralmente recomendados como linha guia para estudos de simulação: 1) Planejamento do estudo; 2) Definir o sistema; 3) Construir o Modelo; 4) Rodar experimentos; 5) Analisar os outputs; 6) Fazer relatório dos resultados.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A pesquisa seguiu os passos proposto por Montevechi et al. (2010) para a simulação do processo de carregamento de cargas mistas. Na fase de concepção, foi realizado o mapeamento de todo o processo produtivo demonstrando às rotas de carregamento, iniciando pelo percurso que vai do pátio até o armazém de cimento (Linha verde) totalizando 941 metros, a rota entre o armazém de cimento até o armazém de cal e argamassa (Linha laranja) totalizando 995 metros e pôr fim a rota entre o armazém de argamassa até o enlonamento (Linha Rosa) com 538 metros.
O fluxo atual de carregamento misto inicia-se com a chegada do veículo na expedição, onde realiza sua marcação, passa pela pesagem gerando sua tara inicial na balança de entrada, se dirigindo ao armazém de cimento, onde realiza o carregamento da carga parcial deslocando- se para o segundo armazém de cal e argamassa para completar a carga. Logo após o veículo vai para o enlonamento e amarração antes de aferir o peso bruto total na balança de saída. Estima-se que com a redução no espaço percorrido pelos clientes, em apenas uma rota, haja a diminuição no tempo das entregas. Para se mensurar o tempo de atendimento leva-se em consideração o tempo total disponível (T). Dividido pela quantidade de veículos (Q), conforme apresenta a formula 1.
TMAC = T / Q (1)
Na fase de implantação, de acordo com o layout da Figura 2 a capacidade de estoque gira em torno de 4500 toneladas de argamassa e 800 toneladas de cal, devido ao queda no volume de vendas iniciou-se uma baixa movimentação nos produtos gerando algumas não
conformidades no prazo de validade dos mesmos, que são estipulados por meio da data de fabricação.
Diante do Promodel® apresentou-se as seguintes etapas:
I. Locais: Expedição, balança de entrada, armazém de cimento, armazém de cal e argamassa, enlonamento, balança de saída;
II. Chegadas: Caminhões – 24 horas; III. Entidades: Carga parcial, transporte;
IV. Rede de caminhos, processos: Foi criado de acordo com o IDEF-SIM (figura 8); V. Criação do tempo de simulação: 24 Horas de trabalho diário;
VI. Análise dos dados por análise dos resultados.
Figura 2 – Layout atual armazém de cal e argamassa
Fonte: Autor
Nesta fase, a análise documental ocorreu sem obstruções por parte da empresa, que disponibilizou prontamente toda documentação que serviu de subsídio à análise qualitativa, a fim de obter dados, informações e melhor compreender todo o processo de simulação e modelagem. Os dados colhidos foram sobre o tempo de carregamento de carga gasto pela empresa, buscados pelo autor no sistema da mesma. A figura 3 apresenta o IDEF-SIM do modelo atual e a figura 4 ilustra o modelo computacional criado segundo as definições apresentadas no IDEF-SIM e as particularidades do software utilizado. Mostrando a situação atual do processo.
Figura 3 – IDEF-SIM do Modelo Atual.
Fonte: O autor
Figura 4 – Modelo de simulação elaborado no Promodel®
Fonte: O autor
4.1 REMODELAGEM DE MELHORIA PARA O PROCESSO
Houve a necessidade de redução da produção no mix de produtos de argamassa, fazendo com que diminuísse a capacidade de estoque, e com isso sugeriu-se a remodelagem do layout atual, conforme figura 5.
Com a remodelagem do layout atual foi possível reduzir 2000 toneladas de argamassa, deste modo, foi sugerido à transição do cimento para este armazém, fazendo com que o veículo deixe de carregar em dois armazéns e carregue somente em um, diminuindo a distância de 995 metros no processo. A Figura 5 apresenta o Layout desenvolvido, e a Figura 6 apresenta o IDEF-SIM de Melhoria.
Figura 5 – Layout do armazém de carga mista cimento, cal e argamassa.
Fonte: O autor
Figura 6 – IDEF-SIM de melhorias
Fonte: O autor
A Figura 7 ilustra o modelo computacional criado segundo as definições apresentadas no IDEF-SIM de melhoria e as particularidades do software utilizado, onde os depósitos foram
unificados e denominado Depósito de carga mista, no qual se encontra argamassa e cimento, com a junção dos setores o trajeto foi reduzido, reduzindo assim o tempo de carga.
Após a proposta de remodelagem do estoque no armazém de cargas mistas e a elaboração do IDEF-SIM com a criação do modelo computacional, comparou-se aos resultados obtidos na situação atual, bem como os resultados obtidos na proposta para melhoria do processo.
Figura 7 – Modelo simulado melhoria Promodel®
Fonte: O autor
4.2 RESULTADOS OBTIDOS
Pode se observar abaixo, que a remodelagem do estoque, bem como a alteração na rota do fluxo dos veículos foram benéficas para o resultado obtido na simulação, analisando as figuras 8 e 9, que o tempo médio do sistema reduziu de 477,96 minutos para 386,11 minutos, uma queda de 22%, e um aumento de 64 caminhões para 77, representando um aumento de 14% conseguindo assim atingir o principal objetivo desse estudo, para redução no tempo de
atendimento ao cliente.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Em um período de extrema competitividade e forte pressão em redução de custos, a simulação firma-se como uma poderosa ferramenta de apoio à tomada de decisão e otimização de processos, visto que seu custo de implantação ser relativamente baixo, bem como a possibilidade de se ter resultados precisos sem a necessidade de ajustes no sistema físico. Iniciou-se a aplicação da simulação no objeto de estudo, por meio de observações, e coletando dados para, inicialmente, compreender o processo que seria simulado na primeira fase do projeto de simulação.
Dando sequência a segunda fase do projeto de simulação, já com os dados em mãos, possibilitou-se construir o modelo computacional. Após a simulações do modelo computacional terem sido realizadas, os analistas puderam avaliar os dados obtidos da simulação e propor melhorias à empresa, a fim de que estas melhorias pudessem aprimorar o processo estudado.
Das dificuldades desta pesquisa, o grande desafio foi criar o mapeamento de todo o processo, remodelando o estoque no armazém de carregamento dos produtos, analisando possíveis oportunidades de melhoria para obtenção do principal objetivo alcançado na simulação de redução do tempo de atendimento ao cliente.
O estudo continuará com a implementação da melhorias e novas possibilidades poderão ser analisadas diante do modelo computacional diante do carregamento na empresa.
Esta pesquisa pode servir como base para trabalhos futuros tendo suas ideias aplicadas a outras indústrias que possuem características semelhantes as empresas que carregam seus veículos em armazéns, reduzindo tempo e otimizando seus processos.
REFERÊNCIAS
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