Estudo e Análise Comparativa
de Características de
Arquitetura entre os Sistemas
Holônicos de Manufatura e a
Manufatura Ágil
Eng. Marcelo Moretti Fioroni
Orientado
Prof. Dr. Antônio Batocchio
Orientador
Introdução / Ambientação
 Globalização: queda das fronteiras;
 Competição cada vez mais acirrada;
 Aumento extraordinário dos recursos tecnológicos;
 Diminuição do tempo de vida dos produtos;
 Boa qualidade e preço baixo se tornaram prérequisitos;
 Aumento do nível de personalização dos produtos:
diminuição do tamanho dos lotes - lote unitário;
 Pesquisa do sistema de manufatura que irá atender
o mercado do próximo século.
Motivação
 Necessidade de um novo sistema de manufatura,
capaz de atender às crescentes exigências do
mercado do próximo século;
 Iniciativas internacionais,
como o IMS, tem
pesquisado novos
sistemas de manufatura;
 Importância de uma participação nacional no
desenvolvimento do sistema de manufatura do
próximo século: exclusão do mercado;
Objetivos deste Estudo
 Identificar e analisar as Arquiteturas dos Sistemas
Holônicos de Manufatura e a Manufatura Ágil;
 Discutir e comparar os dois sistemas, visando
ressaltar as diferenças de arquitetura entre eles;
 Desenvolver modelos virtuais dos dois sistemas,
através de uma ferramenta de simulação,
permitindo quantificar dinamicamente a diferença
entre ambos;
 Testar os dois modelos usando dados reais,
hipotéticos ou retirados de literatura;
Arquitetura dos Sistemas de Manufatura
“A Arquitetura tem por objetivo descrever de forma
resumida toda a complexidade dinâmica de um sistema
através de modelos simples” (Wyns, 1996).
• É uma abstração simples de um sistema complexo;
• Reduz o impacto de mudanças, pois permite focar apenas no
ponto mais relevante;
• A arquitetura indica os pontos mais vitais para o sistema, que
não deverão ser alterados, caso se deseje mantê-la;
• É um meio de comunicação importante quando se pretende
projetar ou reprojetar o sistema;
O Sistema de Manufatura Ágil
Busca constante pelo diferencial competitivo
Performance
Melhoria contínua
concorrência
Performance
concorrência
Novo diferencial
competitivo
Tempo
Tempo
Capacidade de inovação dentro de um ambiente
flexível e favorável à propagação de mudanças.
O Sistema de Manufatura Ágil
Situação atual:
Excessivo investimento
em tecnologia,
resultando em
desbalanceamento
Organização
Pessoal
Tecnologia
Organização
Pessoal
Tecnologia
Empresa corretamente
balanceada e atuando
coordenadamente
(Kidd, 1994).
O Sistema de Manufatura Ágil
Elementos necessários (Sharifi & Zhang, 1999):
Agility Drivers (Direcionadores da Agilidade): Fatores que impulsionam
e orientam a empresa na busca pela agilidade. Ex. tendências de
mercado, atuação dos concorrentes, anseios dos clientes, etc.
Agility Capabilities (Habilidades que Capacitam a Agilidade):
Características que a empresa deve buscar para se tornar ágil. Ex.:
flexibilidade, competência, velocidade de resposta, etc.
Agility Providers (Provedores da Agilidade): Os fatores à disposição
da empresa que podem lhe proporcionar agilidade. Ex.: pessoal
treinado e capacitado, organização e tecnologias avançadas, atuando
de forma integrada.
O Sistema de Manufatura Ágil
Conceitos Centrais (Yusuf, Sharifi & Gunasekaran, 1999):
Gerenciamento das Competências Principais: Trata-se de
gerenciar as competências das pessoas que trabalham na
empresa;
Empresa Virtual: Define a possibilidade de ampliar o nível de
cooperação entre as empresas, concorrentes ou não;

Capacidade de Reconfiguração: A empresa Ágil deve ser
capaz de facilmente alterar seu foco de atuação, diversificar,
realinhar e configurar seus negócios para atender a um
determinado propósito;
Empresa Direcionada pelo Conhecimento: É preciso
“abastecer” o corpo de funcionários da empresa com
conhecimento atualizado.
O Sistema de Manufatura Ágil
Os pilares da Manufatura Ágil (Kidd, 1994)
O Sistema de Manufatura Ágil
Arquitetura Identificada

Ambiente externo (clientes, concorrência, fornecedores, etc.)
Informações

Pessoal altamente
capacitado e com
poder de decisão
Organização com
gerenciamento
inovador

Tecnologias avançadas e flexíveis
Integração balanceada
Intensa troca de informações
entre a empresa e o ambiente
externo;
Elementos “Pessoal” e
“Organização” apoiados pela
“Tecnologia”;
Elementos “Pessoal” e
“Organização” interferem
entre sí, alterando suas
estruturas quando
necessário, assim como com
o elemento “Tecnologia”;
O Sistema Holônico de Manufatura


Busca a funcionalidade e capacidade de
adaptação presentes nos organismos
vivos e sistemas sociais;
Do grego: “holos” = “todo”. Sufixo “-on”,
que indica “parte ou partícula”: HOLON;
“Quando estruturas estáveis e auto-suficientes se unem, o
agrupamento resultante também é estável e auto-suficiente”
(Arthur Koestler, 1989)
Objetivos:
 Estabilidade diante dos imprevistos;
 Adaptabilidade e flexibilidade diante das mudanças;
 Uso eficiente de seus recursos.
O Sistema Holônico de Manufatura
Definições para Identificação do Sistema Holônico





HOLON: Um componente autônomo e cooperativo do sistema de
manufatura. Um holon pode ser parte de outro holon;
AUTONOMIA: Capacidade de uma entidade de criar e controlar a
execução de seus próprios planos ou estratégias;
COOPERAÇÃO: Processo no qual um conjunto de entidades
desenvolvem mutuamente planos aceitáveis e executam esses
planos;
HOLARQUIA: Integra todo o conjunto de atividades da
manufatura, do recebimento de pedidos, projeto, produção até o
marketing;
ATRIBUTOS HOLÔNICOS: Atributos de uma entidade que a
tornam um holon. O conjunto mínimo é autonomia e
cooperatividade.
Arquitetura PROSA (Wyns, 1999)
Product - Resource - Order - Staff Architecture


Order holon: Representa uma tarefa dentro do sistema de
manufatura. É o pedido do cliente;
Product holon: Centraliza toda a informação sobre o produto (tipo de
material usado, processos, nível de qualidade, etc.)

Order
Holon
Process
execution
knowledge
Production
knowledge
HOLONIC
MANUFACTURING
SYSTEM
Resource
Holon
Product
Holon

Process
knowledge
Resource holon: É a parte
física, como as máquinas,
pessoas e infraestrutura;
Staff Holon: É um holon
especializado no cumprimento
de determinadas tarefas.
Aumenta a eficiência dos
demais holons.
Simulação de Processos
A Simulação é uma técnica que possibilita
“testar” situações reais de produção antes de
se fazer qualquer investimento, possibilitando
prever novas necessidades ou problemas.
Simulação de Processos
1
Estudo prévio do processo e coleta de
informações.
O processo e suas etapas
são analisados e todos os
tempos envolvidos são
coletados, possibilitando
gerar “Curvas Estatísticas”
de comportamento.
Simulação de Processos
2
Criação de um “modelo” do processo no
computador através de um software de simulação.
Simulação de Processos
3
Alimentação do modelo com as informações do
processo e obtenção dos resultados.
Colocando as informações de tempo no modelo, este irá
produzir resultados como se fosse o processo real atual.
%
Curvas de
comportamento
Modelo
O processo e suas
etapas são analisados
e todos os tempos
envolvidos são
coletados,
possibilitando gerar
Resultados
Simulação de Processos
4
A partir dos resultados do modelo, pode-se propor
variações visando a otimização do processo
Essas variações irão gerar novos resultados e prosseguirão
até que se atinja uma situação satisfatoriamente otimizada.
%
Novas informações
Modelo Alternativo
O processo e suas
envolvidos
possibilitando gerar
são coletados etapas
são analisados e
todos os tempos ,
Novos
Resultados
Metodologia de Estudo
Simulação de Processos
usando o software ARENA®
Sistema
Sistema
Holônico
Ágil
Análise comparativa dos resultados
Metodologia de Estudo
Identificação de uma empresa Ágil, disposta a fornecer
dados para a construção de um modelo de simulação,
representando o Sistema Ágil de Manufatura.
Escolhida uma empresa da área de tecnologia.
Identificação feita através de parâmetros encontrados em
literatura (Goldman, 1994), e informações obtidas em
publicações nacionais da área de negócios.
Metodologia de Estudo
Descrição da linha produtiva selecionada na empresa.
“Gravação de Hard Disks”
 Recursos disponíveis: 60 baias de gravação, 5
operadores e uma impressora, além de mesas e
cadeiras para acomodar os equipamentos e as
pessoas;
 Operadores multifuncionais;
 Quatro tipos de Hard Disks são gravados
simultaneamente na linha;
 Turno diário de trabalho de 8 horas;
 Cliente: setor de montagem de microcomputadores;
Metodologia de Estudo
Descrição da linha produtiva selecionada na empresa.
Layout da Área Produtiva
Área de chegada e acomodação da matéria-prima
Bancadas de posicionamento dos HDs separados por lote
Baias de gravação dos HDs
Mesa da impressora
Metodologia de Estudo
Descrição da linha produtiva selecionada na empresa.
Seqüência das Operações
Leitura do
pedido e
cálculo das
baias
Impressão das
etiquetas de
todos os lotes
separação da
matéria prima
Preparação das
baias para o
primeiro grupo
de HDs.
Gravação
Retirada das
baias e
colocação de
outro grupo
Colocação
do lote
completo
na caixa
A gravação possui quatro etapas de setup para as
baias, progressivamente mais rápidas. Caso haja
alguma falha na gravação, o setup daquela baia
retorna para a primeira etapa.
Metodologia de Estudo
Índices de Desempenho Escolhidos
 Tempo de Atendimento do Pedido: Este índice

mede a capacidade do sistema em atender o pedido
do cliente no horário marcado;
Percentual de Utilização dos Recursos: A
utilização dos recursos indica o aproveitamento do
investimento realizado com sua aquisição.
Metodologia de Estudo
Experimentos Escolhidos
Percentual de Utilização dos Recursos
Escolha de um
pedido típico:
Tipo A: 220 peças
Tipo B: 180 peças
Tipo C: 270 peças
Tipo D: 140 peças
 Simulação dos dois modelos
sob condições normais (sem
imprevistos) e produzindo um
lote típico;
 Comparação das estatísticas de
utilização dos recursos.
Metodologia de Estudo
Experimentos Escolhidos
Tempo de Atendimento do Pedido
 Simulação dos dois modelos sob
Escolha de um
pedido pequeno:
Tipo A: 80 peças
Tipo B: 120 peças
Tipo C: 65 peças
Tipo D: 90 peças
condições normais (sem
imprevistos) e produzindo um
lote pequeno;
 Simulação dos dois modelos
sob condições adversas,
como: lote repentinamente
prioritário, defeitos nas baias e
lote de HDs defeituoso;
Construção dos Modelos
Modelagem do
Sistema Ágil
Será modelado como
uma representação
fiel da linha que já
existe, incluindo sua
susceptibilidade a
imprevistos e as
contramedidas
adotadas.
X
Modelagem do
Sistema Holônico
A partir do modelo de
Sistema Ágil, serão
aplicados os conceitos
de Sistema Holônico,
“convertendo” a
mesma linha para uma
situação equivalente
em Sistema Holônico.
Construção dos Modelos
Modelagem dos Imprevistos
 Lote defeituoso de HDs: Nesta situação, o lote de
matéria prima (HDs) necessário para a gravação de
um dos tipos de HD é defeituoso. Este fato só pode
ser constatado após a gravação do primeiro grupo;
 Lote prioritário: Nesta situação, um dos tipos de HD
se torna prioritário aos 100 minutos de simulação,
necessitando ser produzido mais rapidamente;
 Baias defeituosas: Nesta situação, 10 baias vão
falhando em momentos aleatórios durante o
funcionamento da linha.
Construção dos Modelos
Reação do Sistema Ágil diante dos Imprevistos
 Lote defeituoso de HDs: Ao notar o defeito nos HDs,
o operador precisa buscar um novo lote, as baias
são recalculadas e redistribuídas entre os lotes;
 Lote prioritário: Até metade das baias (30) são
dedicadas à gravação do lote prioritário. Ao terminar
este lote, as baias são recalculadas e redistribuidas
aos lotes restantes;
 Baias defeituosas: A cada vez que uma baia
apresenta defeito, é feito um novo cálculo e os lotes
são redistribuídos, excluindo-se a baia defeituosa.
Construção dos Modelos
Considerações sobre o modelo Holônico
 Cada Holon é constituído por
uma baia, um operador e a
impressora, compartilhando
operador e impressora com
outros holons;
 O sistema Holônico requer um ambiente também
Holônico para operar com todas as suas
características e qualidades;
Construção dos Modelos
Considerações sobre o modelo Holônico
 A linha Holônica interage com o resto da Holarquia,
reconfigurando-se de acordo com a situação,
objetivando atingir: uso eficiente dos seus recursos,
flexibilidade diante das mudanças e estabilidade diante
dos imprevistos;
Pedido a
ser atendido
Construção dos Modelos
Reação do Sistema Holônico diante dos Imprevistos
 Lote defeituoso de HDs: Ao notar o defeito nos HDs,
o Holon de Pedido requisita a busca de um novo
lote. As baias são redistribuídas para atender o
pedido a tempo;
 Lote prioritário: O Holon de Pedido requisita a
redistribuição das baias até que o pedido seja
atendido a tempo;
 Baias defeituosas: Assim que o Holon de Pedido
detectar insuficiência de recursos para atender o
pedido a tempo, requisita mais recursos.
Construção dos Modelos
Interface Animada dos Modelos
Experimentos
Simulação dos dois Sistemas com um lote típico e sob
condições normais de operação
Experimentos
Simulação dos dois Sistemas com um lote típico e
trabalhando com a ocorrência de lote defeituoso
Experimentos
Simulação dos dois Sistemas com um lote típico e
trabalhando com a ocorrência de lote prioritário
Experimentos
Simulação dos dois Sistemas com um lote típico e
trabalhando com a ocorrência de baias defeituosas
Experimentos
Simulação dos dois Sistemas com um lote pequeno e
sob condições normais de operação
Resultados
Utilização
das Baias
Utilização
da Impressora
Utilização
dos Operadores
Resultados
Trabalhando
com lote
típico
Trabalhando
com lote
pequeno
Resultados
Trabalhando
com lote
defeituoso
Trabalhando
com lote
prioritário
Resultados
Trabalhando com quebras das baias
Resultados
Médias de utilização: O percentual de utilização das
baias e operadores semelhante para os dois sistemas,
mas discrepante no caso da impressora;
Médias de tempo de atendimento: Sistema Ágil encerrou
os lotes além de 480 minutos em quase todos os
experimentos. O Sistema Holônico oscilou entre médias
anteriores e posteriores a 480 minutos. Os dois
sistemas, terminaram antes do tempo quando
produzindo um pedido pequeno;
Conclusões
Aproveitamento dos Recursos Disponíveis
Segundo o critério Aproveitamento dos Recursos
Disponíveis, o Sistema Holônico apresentou-se
melhor posicionado, principalmente com relação à
impressora, que pode ser requisitada por outros
setores (holons) da empresa.
Conclusões
Capacidade de Atender ao Pedido na Hora
Solicitada
O Sistema Holônico obteve melhor posição que o
Sistema Ágil em todas as simulações. Para visualizar
e quantificar de forma abrangente este parâmetro,
decidiu-se pela determinação de um “Índice de
Estabilidade”, calculando o tempo de produção
apresentado pelos modelos em relação ao tempo
ideal de 480 minutos.
Conclusões
Capacidade de Atender ao Pedido na Hora
Solicitada
Índices de Estabilidade calculados:
Sistema Ágil
Média: 121,5
Sistema Holônico
Média: 32,5
Mais
estável
Conclusões
Sistema de Manufatura com baixa capacidade de
reconfiguração: Corrente com elos fortes e fracos
Sistema de Manufatura Holônico: Os elos mais
fortes cedem “força” para os mais fracos de acordo
com a situação
Propostas para Trabalhos Futuros
Posto de Trabalho
Linha de
Produção

Ampliação da
Holarquia,
extendendo-a para
a unidade fabril, a
corporação, e indo
além, até os
fornecedores e
clientes;

Ampliação da
estrutura em nível
de federação, com
países-holon
interagindo
(globalização).
Fábrica
Corporação
Agradecimentos
 Orientador: Prof. Dr. Antônio Batocchio;
 Fapesp
 Recope / Finep / BID
 Equipe do GPHMS