Apostila Arena Software Aplicacoes em Logistica - UNISO UFOP

Página 0 APOSTILA ARENA SOFTWARE APLICAÇÕES EM LOGÍSTICA Adaptado por Prof Dr Daniel Bertoli Gonçalves UNISO Original Prof Dr Marcone Jamilson Freitas Souza UFOP 2010 Página 1 1 Introdução No estudo de planejamento é comum depararmos com problemas de dimensionamento ou fluxo cuja solução é aparentemente complexa Nestes a determinação da quantidade de um recurso ou do melhor roteiro de fluxo dentro do sistema caracteriza um funcionamento eficiente ou otimizado Por otimizado queremos dizer que teremos um custo adequado e que teremos usuários satisfeitos com o ambiente ou com o serviço oferecido Dizemos também que um sistema ou processo adequadamente dimensionado está balanceado Chamamos tais estudos de modelagem de sistemasDentre as técnicas disponíveis para a modelagem de sistemas temos a teoria das filas e a simulação A abordagem matemática de filas se iniciou no princípio deste século 1908 em Copenhague Dinamarca com A K Erlang considerado o pai da Teoria das Filas estudando o problema de redimensionamento de centrais telefônicas mas somente após a Segunda Guerra Mundial ela foi utilizada em outros problemas Devido à complexidade matemática alguns problemas não são resolvidos pela teoria Com o surgimento do computados na década de 50 a modelagem de filas pôde ser analisada pelo ângulo da simulação um método que usa um modelo para imitar parcial ou totalmente as características do sistema estudado A técnica de simulação visual cujo uso se iniciou na década de 80 teve uma aceitação surpreendente devido ao menor nível de complexidade e assim seu uso cresceu enormemente Dentre os diversos softwares computacionais desenvolvidos para este fim destacase o Arena que usa uma linguagem visual para trabalhos de simulação Página 2 2 Usando o ARENA em Simulação O ARENA é ao mesmo tempo uma linguagem de simulação e um ambiente de trabalho e experimentação que pode ser usado para testar o modelo e fazer a apresentação de seus resultados através de avançados recursos de animação 21 A Visão do Mundo do ARENA O ARENA visualiza o sistema a ser modelado como constituído por um conjunto de estações de trabalho que prestam serviços a clientes ou entidades que se movem através do sistema Esta característica básica pode ser utilizada de diversas maneiras podendo ter por exemplo Pessoas entidades percorrendo as diversas seções stations de um supermercado onde efetuam compras Um automóvel entidade sendo fabricado nas diversas seções stations de um fábrica Clientes entidades chegam a um banco e utilizam os serviços dos diversos departamentos stations do banco Assim para montarmos um modelo de simulação com o ARENA inicialmente construímos um fluxograma constituído pelas estações de trabalho e as opções de fluxo para as entidades 22 O Software ARENA O ARENA tem a interface nos padrões do MS Office com comandos e botões semelhantes e menus que agregam funções semelhantes às encontradas em outros softwares do Windows A barra de menus principal do ARENA possui os menus Quando um arquivo de modelo é aberto menu FILE opção OPEN ou um novo é criado menu FILE opção NEW o seguinte ambiente de trabalho é apresentado Barra de menus Barras de ferramentas Área de trabalho Barra de Templates Barra de status Área de planilha Página 3 Página 4 Barras de ferramenta do ARENA Standard Padrão É a barra que contem os comandos de manipulação de arquivos impressão e edição Reúne também as opções de navegação dentro da área de trabalho e comandos para controle da simulação View Visualizar Esta barra apresenta funções úteis para navegação pela área de trabalho Página 5 Project Bar Barra de Projeto Templates A barra de projeto reúne os elementos que são usados para montar o modelo dentro da área de trabalho do ARENA Estes elementos são organizados na forma de templates Cada template é um conjunto de elementos chamados módulos Ao anexar um template ao modelo este aparece na barra de projeto como mais uma subjanela Esta barra ainda possui duas subjanelas permanentes Reports que apresenta os relatórios disponíveis para o modelo e Navegate que apresenta as opções de navegação do modelo Página 6 3 ARENA Módulos Principais 31 Create Início do Processo Este elemento representa o início de um processo sendo sempre colocado no início do fluxograma Os dados do módulo Create podem ser fornecidos na tela Create ou na Área de Planilha Para acessar a tela Create faça Dê um duplo clique no bloco Create localizado na Área de Trabalho Preencha os dados desejados conforme figura Página 7 32 Process Processo de Atendimento Este elemento representa uma operação ou trabalho dentro do processo Os dados do módulo Process podem ser fornecidos na tela Process ou na Área de Planilha Para acessar a tela Process faça Dê um duplo clique no bloco Process localizado na Área de Trabalho Preencha os dados desejados conforme figura Note que existem opções de ações a serem tomadas de acordo com a situação em Delay atraso a ação representa apenas o tempo gasto pelo processo no trabalho com a entidade em Seize Delay reserva e atraso além do tempo gasto pelo processo no trabalho com a entidade o processo é reservado pela mesma em Delay Release atrasa e libera após o tempo gasto pelo processo a estação é liberada para uma próxima entidade e em Seize Delay Release reserva atrasa e libera cada entidade tem exclusividade sobre o processo Página 8 33 Dispose Término do Processo Este elemento é a contraparte do Início e representa o término de um processo sendo sempre colocado no final do fluxograma Após o atendimento o veículo sai do sistema Dê um duplo clique no bloco Dispose localizado na Área de Trabalho 34 Exemplo 01 Neste primeiro exemplo simularemos o funcionamento de um pedágio Para o pedágio são disponíveis os seguintes dados Veículos chegam ao pedágio com média de 30 segundos de acordo com a distribuição exponencial negativa EXPO30 O atendimento também segue a distribuição exponencial negativa com média de 20 segundos EXPO20 SOLUÇÃO Chegada dos Veículos Create Página 9 Atendimento no Pedágio Process Saída do Veículo Dispose Fluxograma completo Página 10 Depois de completado o fluxograma e antes de solicitar a execução do modelo devemos fornecer as opções de controle da execução Para isto devemos clicar em Setup no menu Run Barra de menus principal e preencher adequadamente os campos das seguintes abas Na aba Project Parameters fornecemos o título do projeto o nome do analista que criou o modelo ARENA e se ativou a solicitação de estatísticas para entidades recursos filas e processos Na aba Replication Parameters temos Replication Number 1 ou seja o modelo será executado uma única vez Warmup Period 0 ou seja não terá período de aquecimento Este valor se aplica quando desejamos que o modelo seja executado durante um certo período de tempo sem coleta de dados estatísticos e somente após ente período é que se começa a coletar estatísticas É útil quando estamos modelando um sistema complexo e desejamos nos assegurar de que no ponto de início de coleta de estatísticas todo o sistema está em pleno funcionamento Replication lenght 36000 ou seja o modelo será interrompido depois de transcorridos 36000 unidades de tempo a unidade de tempo é determinada em Time Units Hours Per Day 24 ou seja o modelo considerará cada dia com 24 horas Base time units Seconds neste campo determinase qual será a unidade de tempo que serão apresentados os relatórios da simulação Página 11 35 Exercícios 01 Navios chegam a um porto a intervalos de EXPO8 horas e gastam TRI3 5 10 horas para descarregar Faça o diagrama de blocos e submetao ao ARENA Simule 8760 horas 1 ano Determine os valores para a Taxa de ocupação do porto b Tamanho médio da fila de navios c Tempo médio na fila 02 Em uma fábrica de geladeiras na seção de colocação de motores a chegada de uma geladeira sem motor ocorre a intervalos de EXPO50 minutos e gastamse TRIA25 35 50 minutos para o serviço Determine o tamanho médio da fila Faça o diagrama de blocos e submetao ao ARENA Simule 480 minutos 8 horas Página 12 36 Decide Processo de Decisão Este elemento introduz ou não um desvio na seqüência do fluxograma Caso determinada condição seja satisfeita o fluxo segue e é desviado para outra parte do processo caso contrário continua sua seqüência normal Para acessar a tela Decide faça Dê um duplo clique no bloco Decide localizado na Área de Trabalho Preencha os dados desejados conforme figura Página 13 37 Entity Módulo das Entidades O módulo de dados Entity reúne as definições e parâmetros referentes a todos os tipos de entidades usados pelo modelo A entrada de dados é realizada através da área de planilha ou de uma caixa de diálogo Para abrir a caixa de diálogo Clique com o botão direito sobre a planilha e escolha a opção Edit via Dialog Preencha os dados desejados conforme figura Página 14 38 Resource Módulo dos Recursos O módulo de dados Resource relaciona todos os recursos usados no modelo Por recurso entendese uma estrutura que será usada pela entidade a qual irá despender uma certa quantidade de tempo neste processo Um recurso então poderia ser uma máquina onde a peça sofre um processo um caixa bancário que atende a um cliente ou uma mesa de cirurgia por onde passa o paciente Do mesmo modo que o módulo Entity seus dados podem ser editados pela planilha ou pela caixa de diálogo Página 15 39 Exemplo 02 O gerente do depto de RH pretende testar a estratégia para o processo de seleção de trainees deste ano através de um modelo de simulação Os currículos desta vez serão recebidos apenas via email Estimase que estes cheguem em intervalos de 4 minutos seguindo uma distribuição exponencial Os emails são lidos inicialmente por uma secretária seguindo uma distribuição normal de média 3 minutos e desvio padrão de 1 Ela separa todos os currículos que não possuem os requisitos essenciais e os envia para o arquivo Os currículos que atendem aos requisitos são enviados para a área específica também via email que os avalia detalhadamente em um tempo de média 10 minutos com desvio padrão de 2 segundo uma distribuição normal Os currículos aprovados nesta fase são enviados ao próprio gerente de RH e os recusados vão para o arquivo Sabese que 20 dos currículos recebidos não possuem os requisitos básicos e que 80 dos currículos enviados para área específica são recusados Diante da urgência para a contratação o gerente de RH deseja saber se alguma etapa ficará sobrecarregada gerando atraso no processo A simulação de um dia de trabalho 8 horas será considerada suficiente para análise SOLUÇÃO Chegada dos Currículos Create Página 16 Trabalho da Secretaria Process Separação dos Curriculos Decide Página 17 Avaliação na Área Específica Process Aprovação pela Área Específica Decide Página 18 Término do fluxograma currículos são arquivados ou aprovados Dispose Currículos Aprovados Currículos Reprovados Fluxograma completo Página 19 Configurações do Run Setup Página 20 310 Exercícios 01 Suponha que uma confecção de roupas por encomenda deseja analisar seu processo de produção Os dados são os seguintes Os pedidos chegam em intervalos de EXPO 12 minutos são feitos os cortes em uma estação de trabalho daí as peças cortadas são enviadas para a costura após a costura passam por uma inspeção de qualidade peças defeituosas são retornadas para a costura para o retrabalho Tempos de produção Corte TRIA 8 10 12 minutos Costura TRIA 18 22 28 minutos Tempo de inspeção igual a 2 minutos Número de Funcionários Corte 01 funcionário Costura 02 funcionários Inspeção 01 funcionário Índice de rejeição na inspeção de qualidade 20 Desejamos saber a Qual a taxa de ocupação de cada funcionário b Qual o tamanho médio de cada fila 02 Em um fábrica chegam pedidos a cada EXPO 23 minutos e vão para a produção gastando UNIF 15 25 minutos A seguir passam por um processo de inspeção em que demoram TRIA 15 17 20 minutos para serem inspecionados tendo um percentual de falha de 30 As peças defeituosas vão para uma estação de reparo As peças sem defeito vão para a expedição Na estação de reparo se gasta UNIF 10 15 minutos e a seguir as peças vão para a expedição Simule 1000 minutos Pedese a Qual a taxa de ocupação de cada servidor b Qual o tamanho médio de cada fila c Qual o tempo médio em cada fila 03 O processo de montagem de um produto segue as seguintes etapas o pedido é recebido e um operador faz os primeiros preparativos e passa o produto para o processo de montagem Após a montagem o produto é enviado ao setor de expedição onde é enviado ao cliente Ultimamente tem havido várias reclamações sobre defeitos Em vista disso foi decidido implantar um posto de inspeção após a montagem do produto Esta inspeção será feita por um novo funcionário Caso um produto não seja aprovado pela inspeção este produto retorna ao setor de montagem O tempo entre chegadas dos pedidos segue uma distribuição exponencial com média 113 minutos O processo de preparação do pedido segue uma distribuição normal com média 12 e desviopadrão de 164 A montagem do produto segue uma distribuição triangular com mínimo 10 moda 115 e máximo 14 O tempo gasto pela inspeção será fixado em 75 minutos e em média 85 dos produtos passam pela inspeção sem problemas Simule este modelo por 1000 minutos durante 24 horas por dia e colete as estatísticas em minutos Verifique a ocupação dos funcionários em cada posto de trabalho 04 Uma central de atendimento de emergência recebe uma chamada em média a cada 15 minutos seguindo uma distribuição exponencial Os tipos de chamadas possuem as seguintes características Página 21 Tipo de Chamada Porcentagem das Chamadas Tempo de Atendimento min Falsa 15 do total de chamadas TRIA10 11 13 Emergência sem risco de vida 85 das não falsas NORMAL25 1 Emergência com risco de vida 15 das não falsas TRIA18 21 30 05 Um sistema possui duas máquinas A e B com suas respectivas filas Dois tipos de entidades entram no sistema Tipo I e Tipo II Na fila da máquina A somente são aceitas entidades do Tipo I Já a máquina B aceita os dois tipos de entidades Sempre que uma entidade do Tipo I entra no sistema se a fila da máquina A estiver menor que a fila da outra máquina então ela é processada na máquina A caso contrário na máquina B As entidades chegam a cada 10 minutos seguindo uma distribuição exponencial sendo 50 das entidades do Tipo I e os outros 50 do Tipo II O tempo de processamento na máquina A segue uma distribuição normal com média 8 e desvio padrão de 2 minutos O tempo de processamento na máquina B segue uma média de 65 minutos com desvio padrão de 2 minutos também seguindo uma distribuição normal Simule este sistema por 10 dias funcionando 24 horas por dia Colete as estatísticas em minutos Verifique a ocupação das máquinas bem como os tempos médios nas filas e os números médios de entidades nas filas 06 A diretoria de uma certa empresa deseja implantar um sistema de ecommerce para vender seus produtos pela Internet O setor de vendas solicitou um estudo sobre o impacto que este sistema teria sobre a sua área O processo de venda será feito da seguinte maneira os pedidos chegam ao setor em formato de email O funcionário responsável analisa o pedido e verifica se todos os itens existem no estoque da empresa Caso falte algum item o pedido é enviado para o departamento de produção fora da abrangência deste estudo Caso todos os itens estejam disponíveis ele envia o pedido para outro funcionário O segundo funcionário entra em contato com a administradora do cartão de crédito os pedidos online só são aceitos mediante pagamento com cartão Caso haja algum problema com o cartão o pedido é recusado e desconsiderado Se a administradora aceitar a cobrança o pedido é encaminhado para o almoxarifado As previsões são de que os pedidos chegarão em intervalos de tempo de média 10 minutos segundo uma distribuição exponencial O processo de verificação do estoque leva um tempo que segue a distribuição normal de média 8 minutos com desvio padrão de 075 O processo de verificação de crédito junto à administradora do cartão segue uma distribuição triangular de mínimo 4 moda 6 e máximo 9 minutos Por experiência com outros canais de vendas sabese que 20 dos pedidos contém itens em falta e 7 das transações com cartão são recusados pela administradora O gerente do setor de vendas quer saber se algum dos funcionários ficará sobrecarregado Uma simulação do período de um dia de trabalho 8 horas será considerada suficiente para o estudo Página 22 4 Trabalhando com múltiplas Entidades Em alguns processos existe a necessidade de se multiplicar as entidades como uma caixa que chega fechada é aberta e fornece 10 peças que estavam em seu conteúdo ou agregar entidades como um pallet no final de uma linha de produtiva que ao reunir 10 peças é levado para o estoque O ARENA possui dois módulos para auxiliar neste tipo de situação 41 Batch Módulo de Agrupamento Este módulo de fluxograma serve para criar agrupamentos de entidades Quando colocado no fluxo do processo ele acumula as entidades em fila até que chegue a quantidade especificada Quando isso acontece as entidades são retiradas da fila e agrupadas em uma única entidade representativa um lote que segue em frente no fluxo do processo O lote formado pode ser temporário ou permanente Se for permanente as entidades que o compõem serão definitivamente retiradas do modelo e apenas a entidadelote continuará Se for temporário o lote pode ser desfeito posteriormente através do módulo Separate explicado a seguir A caixa de diálogo do módulo Batch é a seguinte Página 23 42 Separate Este módulo de fluxograma possui função inversa à do módulo Batch O Separate serve para desfazer os lotes temporários formados pelo Batch mas também pode criar duplicatas das entidades que passam por ele As duplicatas mantêm as mesmas características da entidade original 43 Exemplo 03 Dando continuidade ao estudo do exemplo anterior o gerente do depto de RH pretende analisar mais a fundo o processo de avaliação realizado dentro da área específica uma vez que esta não é capaz de avaliar os currículos com a rapidez necessária Nesta etapa o currículo é inicialmente impresso em duas cópias o que leva um tempo de distribuição normal média 2 minutos e desvio padrão de 05 Uma das cópias vai para uma secretária que o arquiva para futuras referências levando um tempo de distribuição normal com média 4 minutos e desvio padrão de 05 A segunda cópia vai para um supervisor técnico que verifica os atributos profissionais e universitários do candidato em um tempo regido pela distribuição normal média 7 e desvio padrão 1 Este supervisor decide pela aprovação ou não do candidato Um turno de trabalho 8 horas será suficiente para a análise inicial Um dos recursos de modelagem oferecidos pelo ARENA é a possibilidade de se criar hierarquias dentro da lógica do modelo Essa hierarquia acontece através da criação de submodelos partes da lógica que são agregadas formando uma caixa preta podendo ser manipulada e conectada ao restante dos módulos normalmente utilizaremos este exemplo para demonstrar como é feita a criação dos submodelos Página 24 SOLUÇÃO Crie o seguinte fluxograma no ARENA lembrese que os dados necessários foram fornecidos no exemplo anterior Criação do Submodelo Escolha um process na Barra de Projetos Ao abrir a tela process selecione submodel no campo type clique em OK Página 25 Clique com o botão direito do mouse no process criado e escolha a opção Edit Submodel assim abrirá uma nova tela que será o submodelo construa o fluxograma abaixo após isso clique novamente com o botão direito do mouse e escolha a opção Close Submodel Impressão de 2 cópias do currículo Separate Página 26 Configuração do Run Setup Página 27 44 Exercícios 01 Baseado no exercício 06 anterior Seção 310 concluiuse que o segundo funcionário responsável pela verificação de crédito fica um tanto ocioso A gerência pretende aproveitar esta ociosidade para melhorar o processo e o relacionamento com os clientes Ficou decidido que a cada pedido recusado pela administradora o funcionário irá redigir um email de resposta individual para o cliente explicando as razões da recusa da venda De acordo com os testes realizados o tempo necessário para redigir cada email segue uma distribuição normal de média 15 minutos e desvio padrão de 05 Em seguida o pedido recusado será impresso e colocado em uma pasta O tempo para isso é de distribuição normal com média 2 minutos e desvio padrão de 1 ao se acumularem 5 pedidos na pasta ela será levada para o gerente que está realizando uma estatística dos motivos de recusa O tempo de levar a pasta e voltar é de distribuição normal com média 6 minutos e desvio padrão de 15 Quando o pedido é aceito o funcionário irá acessar o sistema do almoxarifado e cadastrar os itens do pedido uma operação que leva o tempo de distribuição normal com média 3 minutos e desvio padrão 05 Simule o novo processo durante uma semana 5 dias com um turno de trabalho de 8 horas e verifique se a nova carga de trabalho é adequada ou excessiva para o funcionário Página 28 5 Os Módulos Record e Assign Para permitir uma maior flexibilidade na coleta de estatísticas e alteração de parâmetros do modelo o Template Basic Process possui dois módulos muito úteis 51 Record Módulo de Coleta O módulo Record serve para coletar estatísticas em pontos do modelo escolhidos pelo usuário Entre as informações que podem ser colhidas estão contagem de entidades freqüência e intervalos de tempo Expressões personalizadas podem ser incluídas também A caixa de diálogo de Record é apresentada a seguir Página 29 52 Assign Módulo de Atributos O módulo Assign serve para alterar ou associar valores às variáveis atributos de entidades alterar a figura das entidades e outros parâmetros ou variáveis do sistema Sua janela de diálogo está mostrada abaixo Página 30 53 Exemplo 04 Considere o exercício 01 Seção 310 suponha agora que a gerência da confecção deseja saber qual o número de peças que são fabricadas com defeito SOLUÇÃO Para resolvermos este problema basta inserirmos no fluxograma criado no exercício um módulo Record da seguinte maneira Contagem de Peças Defeituosas Record Página 31 Configuração do Run Setup Página 32 54 Exercícios 1 Suponha que uma confecção de roupas por encomenda deseja analisar seu processo de produção Os dados são os seguintes Os pedidos chegam em intervalos de EXPO 12 minutos são feitos os cortes em uma estação de trabalho daí as peças cortadas são enviadas para a costura após a costura passam por uma inspeção de qualidade Tempos de produção Corte TRIA 8 10 12 minutos Costura TRIA 18 22 28 minutos Tempo de inspeção igual a 2 minutos Índice de rejeição na inspeção de qualidade 20 Desejamos saber a Qual a taxa de ocupação de cada funcionário b Qual o tamanho médio de cada fila c Qual o número de peças fabricadas com defeito 2 Entre duas cidades A e B existe um número fixoN de linhas telefônicas Cada linha pode operar em ambas as direções isto é origem em A e B mas somente com uma chamada por vez Se uma pessoa deseja fazer uma chamada e houver uma linha disponível a chamada é completada imediatamente Se todas as n linhas estiverem ocupadas pessoa recebe uma gravação dizendo para ela desligar e tentar mais tarde Não existe dispositivo de espera isto é chamadas bloqueadas por falta de linhas são perdidas Os tempos entre as tentativas de chamadas de A para B seguem uma exponencial 10 seg enquanto que as de B para A uma exponencial 4 min independente da cidade O tempo da gravação é de 20 seg Inicialmente todas as linhas estão disponíveis A simulação deve ser executada por 24h com 30 min de aquecimento warmup Inicie com N 10 Determine a taxa de ocupação das linhas o número total de chamadas por cidade de origem o número de chamadas bloqueadas e a proporção destas em relação ao total de chamadas bloqueadas completadas