O estudo pretende analisar os mecanismos de controle da actividade produtiva através de simulação e optimização das variáveis de controle, para atingir valores alvos das medidas de desempenho.
Definição dos mecanismos, das medidas de desempenho e das variáveis de controle respectivamente.
CONWIP-MTO: Constant Work In Process - Make To Order.
POLCA: Paired-cell Overlapping Loops of Cards with Authorization.
GPOLCA: Generic Paired-cell Overlapping Loops of Cards with Authorization.
Troughput: tempo médio entre as saídas do sistema.
WIP (Work In Process): média de encomendas em curso de fabrico no sistema.
Cartão ou Kanban é uma palavra japonesa que significa literalmente registro ou placa visível. Em Gestão da Produção significa um cartão de sinalização que controla os fluxos de produção ou transportes numa indústria. O cartão pode ser substituído por outro sistema de sinalização, como luzes, caixas vazias e até locais vazios demarcados.
Número de cartões: é uma quantidade inteira de cartões que dão ordem ou carga aos Centros de Trabalho para que iniciem, ou continuem a produzir conforme a quantidade de encomendas nos seus buffers.
Outros termos usados:
CT: Centro de trabalho
LISTA DE EXERCICIOS envolveto grandezas e medidas e notação cientifica 1 ANO ...
Mecanismos de CAP: CONWIP, POLCA e GPOLCA, uma análise comparativa através de modelagem e simulação em ARENA
1. Escola de Engenharia
Departamento de Produção e Sistemas
Mestrado em Engenharia de Sistemas
Projeto Integrado I
Mecanismos de CAP: CONWIP, POLCA e GPOLCA, uma análise
comparativa através de modelagem e simulação em ARENA
JOSÉ ROGÉRIO FERNANDES – PG22722
WASHINGTON LUIZ PERONI BALSEVICIUS – E4999
EDISON FRANCISCA – PG23188
Luís Dias, Guilherme Pereira, Sílvio Carmo Silva
Braga, 10 de Fevereirode 2013
2. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 2/30
Resumo
Neste trabalho pretende-se analisar e comparar sistemas
de controle da actividade produtiva, através de
modelagem e simulação utilizando-se o software
Rockwell Arena. Os Sistemas CAP que foram objecto de
estudo nesse trabalho de pesquisa são:
i. CONWIP
ii. POLCA
iii. GPOLCA
3. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 3/30
Figura 3: Modelo arena POLCA..................................... 15
Índice
Figura 6: Modelo arena GPOLCA .................................. 16
Resumo..................................................................... 2 Figura 6: Optquest: Objectives ..................................... 17
Figura 6: Optquest: Constraints.................................... 17
Índice ........................................................................ 3
Figura 9: Arena: Cards Create....................................... 17
1. Introdução ao estudo ........................................ 4 Figura 6: Optquest: Controls ........................................ 17
Figura 6: Gráfico amostra heterogenea ........................ 18
2. CAP - Controlo da Actividade Produtiva ............ 5
2.1 .. Principais objetivos do CAP .......................................... 5 Anexos
Tabela 1: Amostra homogenea .................................... 18
3. Mecanismos....................................................... 6
Tabela 2: Amostra heterogenea ................................... 18
3.1 .. CONWIP-MTO ............................................................. 6
Tabela 2: Nº de cartões em amostra homogenea ......... 21
3.2 .. POLCA ......................................................................... 8
Tabela 2: Nº de cartões em amostra heterogenea ........ 21
3.3 .. GPOLCA..................................................................... 10
4. Simulação ........................................................ 13
4.1 .. Software de Simulação ARENA................................... 13
5. Modelos dos Mecanismos em Arena ............... 14
5.1 .. CONWIP .................................................................... 14
5.2 .. POLCA ....................................................................... 15
5.3 .. GPOLCA..................................................................... 16
6. Ferramenta de otimização Optquest ............... 17
6.1 .. Visão global ............................................................... 17
6.2 .. Exemplos de aplicações são: ...................................... 17
6.3 .. Optquest na nossa experimentação ........................... 17
6.3.1 Objectivo 17
6.3.2 Restrição 17
6.3.3 Variável de controlo 17
7. Resultados e análise ........................................ 18
7.1 .. Amostra homogenea ................................................. 18
7.2 .. Amostra heterogenea................................................ 18
8. Conclusões ....................................................... 19
9. Bibliografia e referências ................................. 20
10. Anexos ............................................................. 21
10.1. Número de cartões nos vários modelos ..................... 21
10.2. Código SIMAN CONWIP ............................................. 22
10.3. Código SIMAN POLCA ................................................ 25
10.4. Código SIMAN GPOLCA.............................................. 28
Figuras
Figura 1: Esquema simplificado CONWIP-MTO ............... 7
Figura 2: Esquema simplificado POLCA ........................... 9
Figura 3: Esquema simplificado GPOLCA....................... 12
Figura 3: Modelo arena CONWIP .................................. 14
4. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 4/30
1. Introdução ao estudo
O estudo pretende analisar os mecanismos de controle da
actividade produtiva através de simulação e optimização
das variáveis de controle, para atingir valores alvos das
medidas de desempenho.
Definição dos mecanismos, das medidas de desempenho
e das variáveis de controle respectivamente.
CONWIP-MTO: Constant Work In Process - Make To
Order.
POLCA: Paired-cell Overlapping Loops of Cards with
Authorization.
GPOLCA: Generic Paired-cell Overlapping Loops of Cards
with Authorization.
Troughput: tempo médio entre as saídas do sistema.
WIP (Work In Process): média de encomendas em curso
de fabrico no sistema.
Cartão ou Kanban é uma palavra japonesa que significa
literalmente registro ou placa visível. Em Gestão da
Produção significa um cartão de sinalização que controla
os fluxos de produção ou transportes numa indústria. O
cartão pode ser substituído por outro sistema de
sinalização, como luzes, caixas vazias e até locais vazios
demarcados.
Número de cartões: é uma quantidade inteira de cartões
que dão ordem ou carga aos Centros de Trabalho para
que iniciem, ou continuem a produzir conforme a
quantidade de encomendas nos seus buffers.
Outros termos usados:
CT: Centro de trabalho
5. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 5/30
2. CAP - Controlo da Actividade
Produtiva
O Controlo da Actividade Produtiva (CAP), segundo
Fernandes1: “É uma função de importância estratégica
para o sucesso económico das empresas industriais. Este
incide sobre duas vertentes de decisão fundamentais: a de
lançamento de trabalhos para a produção e a de controlo
do fluxo de materiais.”
2.1 Principais objetivos do CAP
Manter conhecimento sobre o estado actual das tarefas.
Que tarefas estão a ser realizadas e em que locais.
Determinar as operações seguintes a realizar.
Que tarefas devem ser realizadas a seguir em cada posto de
trabalho.
Assegurar que os materiais e as capacidades são adequados.
Garantir que existem os materiais necessários e que existe
capacidade.
Suficiente para realizar as operações.
Maximizar a eficiência.
Maximizar a utilização da mão-de-obra e das máquinas e
minimizar.
Stocks, tempos de setup.
Manter controlo operacional.
Monitorizar a evolução das operações e desencadear acções
correctivas sempre que necessárias.
1
Fernandes N.O. Instituto Politécnico de Castelo Branco, Departamento de
Engenharia Industrial 2007
6. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 6/30
início do processo de montagem de cada produto é
3. Mecanismos desencadeada pela realização de outra no final da linha
Os mecanismos de Controlo da Actividade de Produção de produção. Essa atração variante é conhecida por sua
(CAP) são de importância estratégica para o sucesso facilidade de implementação.
económico das empresas, influenciando Em baixo apresentamos um diagrama que contém, de
significativamente critérios como o prazo de entrega, a forma simplificada, o funcionamento do mecanismo
entrega atempada, o WIP e a utilização dos recursos. CONWIP.
O aparecimento da filosofia de produção Just In Time
(JIT), com origem no Japão, veio sublinhar a importância
do lançamento controlado. O JIT está na origem do
Toyota Kanban System (TKS) (Sugimori et al., 1977), um
mecanismo usado com sucesso desde o final dos anos
setenta em todos os países industrializados.
O TKS limita o nível de existências ou WIP nos centros de
trabalho, limitando implicitamente o WIP no espaço
fabril. Na sua forma mais simples, cada centro de
trabalho é constituído por uma máquina e um buffer de
saída. Se o nível de existências nestes buffers, cair abaixo
de um valor previamente definido, a máquina é
autorizada a produzir de forma a repor as quantidades
consumidas, caso contrário, permanece inactiva. Para isto
são usados kanbans, i.e. cartões, em cada centro de
trabalho do espaço fabril, os quais funcionam como
autorizações de produção. Em geral, estes cartões são
específicos do tipo de trabalho a executar.
3.1 CONWIP-MTO
Spearman et al. (1990[4]) introduziram o mecanismo
CONWIP numa tentativa de estender os benefícios do JIT
a ambientes produtivos onde o TKS é considerado
inapropriado
Este sistema pode ser considerado como um sistema
híbrido de puxar e empurrar2 (Spearman et al. 1990 [4]).
O mecanismo limita a quantidade total de trabalhos no
espaço fabril, permitindo variações na mistura destes e na
sua localização, o que não acontece no TKS. Isto é
usualmente feito usando cartões que são atribuídos aos
trabalhos, no momento em que são lançados para o
espaço fabril. Quando o limite de WIP no espaço fabril é
alcançado, o lançamento de novos trabalhos só pode ser
autorizado pela conclusão de trabalhos previamente
lançados, ou pelo consumo de produtos acabados. Num
sistema de envio ou de empurrar, a ordem de produção
está prevista e o material é empurrado para dentro da
linha de produção3.
No nosso sistema assumimos que as matérias primas
existem de forma infinita (sempre dísponiveis) para
melhor simular cada modelo. Num sistema de puxar, o
2
Um sistema push-pull no negócio descreve o movimento de um produto
ou de informações entre dois sujeitos. A produção de envio é baseado em
previsão de procura e puxar produção é baseada na procura real ou consumido.
3
A linha de produção é um conjunto de operações sequenciais
estabelecidos numa fábrica em que os materiais são submetidos a um processo
de refinação para a produção de um produto final que é adequada para o
consumo em diante, ou os componentes são montados para fazer um artigo
acabado.
7. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 7/30
Figura 1: Esquema simplificado CONWIP-MTO
8. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 8/30
3.2 POLCA
Suri (1998[5]) introduziu o mecanismo POLCA. O
mecanismo controla o lançamento e o fluxo de trabalhos
ao longo do espaço fabril, usando uma combinação de
autorizações de libertação e autorizações de produção.
O POLCA requer em cada centro de trabalho, a geração de
uma lista de ordens de produção com uma data planeada
de libertação associada. O mecanismo é implementado
como um sistema de cartões, os quais são atribuídos a
pares de células. Tal como no CONWIP, mas ao contrário
do TKS, os cartões são genéricos, i.e. não são específicos
de um particular tipo de trabalho. O cartão POLCA, que é
uma função do sinal importante no processo de
produção, dá a permissão para iniciar novas ordens de
produção de uma célula de produção. É um método
simples para a produção de forma eficiente. O cartão
POLCA envia ordens de produção, de modo que em um
determinado local de trabalho não muito existe em outro
lugar, enquanto muito pouco trabalho está em
andamento.
POLCA é um sistema de planeamento de produção para
as empresas que fazem uma ampla gama de produtos, e /
ou a produtos específicos do cliente. No entanto, o
POLCA-sistema não é a solução ideal para todos tipos de
produção.
9. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 9/30
Figura 2: Esquema simplificado POLCA
10. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 10/30
3.3 GPOLCA O GPOLCA opera de acordo com as seguintes regras,
relativamente à forma como os cartões são manipulados:
1. Todos os cartões requeridos por um trabalho, em cada
GPOLCA (Fernandes e Silva, 2006[1]) é um mecanismo de par de centros de trabalho do seu roteiro de fabrico, são
CAP baseado no mecanismo POLCA. Tal como este, afectados a este no momento em que é lançado para o
controla o lançamento de trabalhos para o espaço fabril espaço fabril, i.e. no momento em que entra no primeiro
centro de trabalho do seu roteiro de fabrico.
através de uma combinação de datas de libertação e de
autorizações de produção. Note-se que num par de centros de trabalho pode ser
necessário atribuir mais de um cartão ao trabalho,
O mecanismo é implementado como um sistema de dependendo da carga associada a cada cartão.
cartões, os quais são atribuídos a pares de centros de
trabalho sucessivos no roteiro de fabrico do trabalho. 2. Quando um trabalho chega a um qualquer centro de
Contudo, ao contrário do POLCA, em que os cartões trabalho, o seu processamento pode iniciar-se de imediato,
desde que todos os recursos e materiais necessários se
limitam a carga directa em cada par de centros de
encontrem disponíveis.
trabalho. Este também não requer a geração, para cada
centro de trabalho, de uma lista de ordens de produção e Podem ser usados mecanismos de despacho, v.g. regras de
respectiva data planeada de libertação, baseando-se prioridade como FIFO, para decidir qual, dos trabalhos que
numa pool, a partir da qual os trabalhos são lançados para se encontram em fila de espera, deve ser o próximo a
o espaço fabril. Virtualmente, o GPOLCA pode ser visto processar.
com um sistema zero existências, no sentido em que a 3. Os cartões permanecem com o trabalho desde que este é
reposição de existências, componentes ou produtos lançado, até que é processado pelo segundo centro de
finais, não é autorizada. A ideia básica é a de manter um trabalho do par a que pertencem, i.e. o centro de trabalho a
stock de cartões de autorização de produção a circular no jusante.
espaço fabril, em vez de manter stocks de componentes
4. Os cartões dissociados dos trabalhos ficam disponíveis
e/ou produtos finais. para serem afectados a novos trabalhos, cujo roteiro de
O gPOLCA usa cartões para controlar a carga, ou WIP, no fabrico inclua o par de centros de trabalho a que esses
cartões estão atribuídos.
espaço fabril. Estes cartões não são específicos de um
particular tipo de trabalho, ou ordem de produção, sendo Estas regras estabelecem características diferenciadoras
atribuídos a pares sucessivos de centros de trabalho no do GPOLCA relativamente ao POLCA. Enquanto o primeiro
roteiro de fabrico do trabalho. Embora os cartões sejam efectua um controlo detalhado ao nível do lançamento, o
usados para limitar a carga que pode ser lançada para os segundo efectua um controlo detalhado ao nível do fluxo
pares de centros de trabalho a que pertencem, são de materiais.
recolhidos e afectados ao trabalho no momento do
lançamento. O mesmo cartão pode ser reutilizado e O lançamento de trabalhos para o espaço fabril, no
afectado a diferentes trabalhos ao longo do tempo, desde GPOLCA, é feito atendendo à carga (agregada) em todos
que estes necessitem processamento no par de centros os pares de centros de trabalho do seu roteiro de fabrico.
de trabalho a que o cartão pertence. No POLCA, apenas o estado do par de células, ou centros
de trabalho, formado pelas duas primeiras células do
O GPOLCA limita, assim, a carga no espaço fabril, fixando roteiro de fabrico é considerado para lançamento.
o número de cartões a atribuir a cada par de centros de Relativamente ao controlo do fluxo de materiais, este é
trabalho. A Figura3 ilustra o fluxo de trabalhos e cartões feito no POLCA com base em autorizações de libertação,
no GPOLCA para uma flow shop com três centros três autorizações de produção e na disponibilidade de
centros de trabalho. materiais. No GPOLCA, a disponibilidade de materiais é
suficiente para activar a produção nos diversos centros de
Para que um particular trabalho seja lançado para o
trabalho.
espaço fabril, é necessário que se verifiquem
cumulativamente duas condições: a disponibilidade de No POLCA, um cartão pertencente a uma par de células
cartões provenientes de todos os pares de centros de ou de centros de trabalho. No GPOLCA, um cartão
trabalho, do roteiro de fabrico desse trabalho, e que a pertencente a um par de centros de trabalho, por
data planeada de libertação do trabalho se encontre exemplo ao par 2/3, ver esquema, é afectado ao trabalho
dentro de um determinado limite temporal contado a logo que este entra para o espaço fabril, i.e. no centro de
partir da data actual. Uma vez lançado, o trabalho é trabalho 1, permanecendo com este até à sua conclusão
empurrado de centro de trabalho para centro de trabalho no centro de trabalho a jusante, do par a que pertence,
até que este seja concluído. O mecanismo actua i.e. no centro de trabalho 3. Nesta altura o cartão fica de
activando a produção nos centros trabalho, sempre que imediato disponível para ser atribuído a um novo
existe material para ser processado, independentemente trabalho. No GPOLCA, o lançamento de trabalhos ou
dos níveis de existências nos centros de trabalho a ordens de produção para o espaço fabril, não é feito de
jusante. imediato, i.e. logo que estes chegam ao sistema e que
11. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 11/30
materiais, equipamentos, ferramentas, documentos, etc.
ficam disponíveis. Os trabalhos são recolhidos numa pool,
onde aguardam pelo seu lançamento.
O procedimento usado pelo mecanismo para lançar os
trabalhos ou ordens de produção para o espaço fabril é o
seguinte:
Passo 1: para cada trabalho que se encontra na pool é
determinada uma data planeada de libertação, a qual é
obtida por subtracção dos lead times de produção das
datas de entrega dos trabalhos.
Passo 2: os trabalhos são considerados para lançamento
de acordo com a data mais cedo planeada de libertação.
Apenas os trabalhos com uma data planeada de
libertação dentro do limite temporal são considerados.
Passo 3: o lançamento de um trabalho para o espaço
fabril ocorre logo que todos os cartões requeridos por
este se encontrem disponíveis para afectação.
Passo 4: os trabalhos para os quais algum dos cartões
requeridos não se encontra disponível são mantidos na
pool. Os trabalhos não são lançados até que a situação se
altere, i.e. até que a carga em todos os pares de centros
de trabalho do seu roteiro de fabrico se situe abaixo do
nível planeado.
12. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 12/30
Figura 3: Esquema simplificado GPOLCA
13. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 13/30
seus recursos, o software ARENA. A linguagem SIMAN,
4. Simulação através do software ARENA, passou a ser representada
em formato gráfico, tornando-se bastante intuitiva.
Simulação, foi definida de várias maneiras, mas as mais Em 1995 foi lançado a versão do software ARENA para
aceitas são de Schriber, Shannon e Pegden. Windows 95, sendo a primeira ferramenta de simulação a
Schriber definiu no seu clássico livro “Simulation Using trabalhar em versão 32 bits. No ano seguinte, com a
GPSS4” em 1974 “Simulação implica na modelagem de um versão 3.0, passou a ser a primeira e única até o
processo ou sistema, e tal forma que o modelo imite as momento a receber a certificação “Microsoft Windows
respostas do sistema real numa sucessão de eventos que Compatible”, integrando a linguagem VBA, que permite
ocorre ao longo do tempo”, por sua vez Robert Shannon acessar ou ser acessada por todos os aplicativos do MS
em 1975, definiu simulação como “Um modelo Office e muitos outros.
computacional é um programa de computador cujas
variáveis apresentam o mesmo comportamento dinâmico Com a compra da Systems Modeling pela gigante
e estocástico do sistema real que apresenta” Rockwell em 2000, o software ARENA recebeu um
enorme impulso de desenvolvimento, e novas versões
Entretanto, a definição mais completa e aceite, somente agregando melhorias são lançadas em intervalos de
seria proferida em 1991, por Claude Dennis Pegden que tempo cada vez mais curtos. O software ARENA passou a
nos ensina: “A simulação é um processo de projectar um fazer parte da suíte RS BIZWARE, que reúne uma solução
modelo computacional de um sistema real e conduzir integrada e completa para projetar, planejar e gerenciar o
experimentos com este modelo com o propósito de chão de fábrica. Assim, o ARENA agora é parte importante
entender seu comportamento e/ou avaliar estratégias da estratégica de atuação da Rockwell Software, braço de
para sua operação” software da Rockwell, dentro do segmento de MES
(Manufacturing Execution System).
Assim, estando de acordo com as definições, para este
estudo Simulação, é á acção de criar um modelo
computacional a partir de um sistema real, manipular
suas variáveis e verificar se os resultados acompanham os
resultados reais, para melhor compreensão de seus
mecanismos de funcionamento e estratégias empregadas
ao sistema.
4.1 Software de Simulação ARENA.
Em 1982 foi lançada a primeira versão da linguagem de
simulação SIMAN pela Systems Modelyng Corporation
(EUA), inspirada na linguagem GPSS4 usada em
computadores de grande porte. Inovadora, foi a primeira
linguagem específica de simulação destinada a IBM-PC
compatíveis.
Nos anos seguintes, o SIMAN foi aprimorado e também
sua interface, inovando novamente: foi a primeira
linguagem de simulação a fazer uso do mouse em sua
interface, em uma época anterior ao Windows.
Em 1990, foi lançado o pacote CINEMA, que, integrado ao
SIMAN permitia, apresentar uma representação animada
e em cores do funcionamento do sistema. Foi, mais uma
vez, a primeira interface do tipo para simuladores.
Em 1993, SIMAN e CINEMA foram integrados em um
ambiente único de simulação que unia e potencializava
4
General Purpose Simulation System (GPSS) (originally Gordon's
Programmable Simulation System after creator Geoffrey Gordon; the name
was changed when it was decided to release it as a product) is a discrete time
simulation general-purpose programming language, where a simulation clock
advances in discrete steps. A system is modeled as transactions enter the
system and are passed from one service (represented by blocs) to another. This
is particularly well-suited for problems such as a factory.
14. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 14/30
5. Modelos dos Mecanismos em Arena
5.1 CONWIP
Figura 4: Modelo arena CONWIP
15. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 15/30
5.2 POLCA
Figura 5: Modelo arena POLCA
16. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 16/30
5.3 GPOLCA
Figura 6: Modelo arena GPOLCA
17. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 17/30
6.3.2 Restrição
6. Ferramenta de otimização
Optquest
6.1 Visão global
Figura 8: Optquest: Constraints
OptQuest® para Arena® é uma ferramenta de
Esta restrição é construída como exemplo para o
otimização (solver) personalizável e de
throughput de 0.6, então consideramos o limite
aperfeicionamento para analisar os resultados da
máximo de 0.005, valor este que foi usado para todas
simulação conduzidas e realizadas em Arena
as experimentações, de todos os modelos (conwip,
(experimentação). OptQuest inclui técnicas de
gpolca e polca).
amostragem e de controle de erro avançada para
encontrar respostas melhores e mais rápidas, e TP Value: Média do throughput
incorpora o estado-da-arte em algoritmos baseados em
6.3.3 Variável de controlo
busca tabu, pesquisa de dispersão, programação inteira
e redes neurais. Essa tecnologia bem pesquisado foi Primeiramente definimos no arena, a variável e
mostrado para ser várias ordens de magnitude mais utilizamos essa variável no Entities per Arrival. Depois
rápidas do que as abordagens mais simples. no optquest definimos os limites a simular e o optquest
vai encontrar a melhor combinação de cartões de
OptQuest para Arena é uma opção add-on para Arena
acordo com as restrições e objetivos.
Basic Edition, Basic Edition Plus Arena, Arena e Edição
Standard. É um recurso padrão do Arena Professional
Edition e Enterprise Arena Edition.
6.2 Exemplos de aplicações são:
Calcular a melhor combinação de capacidades de
recursos para maximizar a produção em um sistema
(throughput).
Medidas de satisfação dos clientes (por exemplo, tempos
médios de espera não superior a um limite), a serem
cumpridas de soluções viáveis. Figura 9: Arena: Cards Create
Minimização de custos / maximização dos lucros,
mantendo os níveis de serviço ao cliente.
6.3 Optquest na nossa experimentação
Para a nossa experimentação, queriamos que para a
máxima produção otivessemos o menor WIP.
Assim sendo, estas foram as nossas configurações no
Optquest para todas as modelações e testes.
6.3.1 Objectivo
Figura 10: Optquest: Controls
Figura 7: Optquest: Objectives
O WIP considerado por nós, é calculado apenas quando
a encomenda entra no sistema junto com o cartão (ou
par de cartões). O Consideramos a média desse valor.
E_WIP Value: Média do WIP
18. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 18/30
7.2 Amostra heterogenea
7. Resultados e análise
Nesta amostra, ao 7º dia, o tempo de processamento
Nas várias simulações que fizemos consideramos das encomendas muda. As encomendas de Tipo I têm
variáveis que foram igualmente consideradas e um tempo de processamento EXPO(1.5) e as
calculadas para todos os modelos (TP, WIP, encomendas de Tipo II têm um tempo de
FLOWTIME). Para uma melhor comparação de valores, processamento EXPO(0.75). Este tempo é um atributo
simulamos todos os modelos em Optquest e então definido em Arena que depois é lido por cada máquina
obtivemos os seguintes resultados. / centro de trabalho.
7.1 Amostra homogenea TP WIP
CONWIP POLCA GPOLCA
Nesta amostra todas as ecomendas têm o mesmo 0.5 3.1779 1.797 1.7814
tempo de processamento. Este tempo de 0.55 3.8247 2.6041 2.4183
processamento é de EXPO(1) para todas as 0.6 4.7203 2.9586 2.8431
encomendas. Este tempo é um atributo definido em 0.65 5.9845 3.3888 3.4077
Arena. 0.7 7.6441 4.5868 4.3869
TP WIP 0.75 10.0329 5.4064 5.4472
CONWIP POLCA GPOLCA 0.8 13.8258 7.7388 7.1867
0.5 3.0154 1.783 1.7643 0.85 19.8299 10.2902 10.8573
0.55 3.6286 2.5887 2.4008 0.9 35.1743 16.3838 16.0823
0.6 4.4590 2.9243 2.8287 0.95 86.1414 31.7829
32.5667
0.65 5.4957 3.4166 3.4008
0.7 6.9735 4.5068 4.3447
0.75 8.9445 5.4048 5.3414
Tabela 2: Amostra heterogenea
0.8 11.7924 7.1941 7.0738
0.85 16.5366 11.095 11.6226
0.9 25.4833 15.6995 15.5516
0.95 52.3620 31.7195 30.7536
Tabela 1: Amostra homogenea
Na amostra heterogenea o mecanismo que voltou a
apresentar melhores resultados foi o GPOLCA. As
diferenças são pequenas, ainda assim, mostrou-se o
mais robusto em diferentes tipos de amostras. Já o
CONWIP, sofre bastante com uma amostra
Figura 11: Gráfico amostra heterogenea heterogenea em relação à amostra heterogenea.
Estes resultados demonstram que o modelo GPOLCA é
o melhor mecanismo em amostras homogeneas. Os
dados demonstram que apesar de bastante parecido
com o polca, tem um menor WIP para o mesmo TP. O
CONWIP é nesta comparação bastante próximo com os
outros mecanismos até um TP de 0.7 mas depois
começa a ter um TP cada vez maior, crescendo de
forma exponencial.
19. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 19/30
8. Conclusões
GPOLCA mostrou-se o mecanismo CAP com melhor
eficiência neste estudo. Vale aplica-lo num caso prático
para realmente comprovarmos a eficácia simulada do
quotidiano fabril, e claro continuar estudando outros
mecanismos que se adeqúem melhor a cada linha de
produção e realidade encontrada.
Em ambientes diferentes poderia acontecer que os
mecanismos sofressem alterações na sua eficácia, por
exemplo encomendas que tivessem trabalhos em
diferentes máquinas, isto é as encomendas não
precisarem todas de todas as máquinas, criando uma
rede que poderia dar uns resultados diferentes, ainda
assim esta simulação mostrou-se bastante robusta e os
resultados.
Concluímos também que para obter resultados
satisfatórios no controle da produção, devemos
conhecer a fundo os mecanismos, sua base teórica,
para que estes, aliados aos conhecimentos de
simulação proporcionem um eficaz arcabouço de
competências que é esperado dos Engenheiros Mestres
em Sistemas
20. UMinho 2012/13 - Proj. Integrado I – “CONWIP, POLCA e GPOLCA, Modelação e Comparação” José Fernandes, Washigton Peroni, Edison Francisca Pág. 20/30
9. Bibliografia e referências
[1] FERNANDES, Nuno Octávio; SILVA, Sílvio do
Carmo (2006) - Generic POLCA : a production
and materials flow control mechanism for quick
response manufacturing. International Journal
of Production Economics. ISSN 0925-5273. Vol
104, nº 1, p. 74-84
[2] Mohammad D. Al-Tahat, Ibrahim A. Rawabdeh,
(2008) "Stochastic analysis and design of
CONWIP controlled production systems",
Journal of Manufacturing Technology
Management, Vol. 19 Iss: 2, pp.253 – 273
[3] SERENO, Bruno; SILVA, Daniel Sant Anna da;
LEONARDO, Dênis Gustavo and SAMPAIO,
Mauro. Método híbrido CONWIP/KANBAN um
estudo de caso. Gest. Prod. [online]. 2011,
vol.18, n.3, pp. 651-672. ISSN 0104-530X.
[4] Spearman, M.L. and M.A. Zazanis. 1992. “Push
and Pull Production Systems: Issues and
Comparisons,” Operations Research, 40(3), pp.
521-532
[5] Suri, R. 1998. Quick Response Manufacturing:
A Companywide Approach toLead Time
Reduction, Productivity Press.