XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO
Perspectivas Globais para a Engenharia de Produção
Fortaleza, CE, Brasil, 13 a 16 de outubro de 2015.
APLICAÇÃO DA EAP NAS ETAPAS DE
UM PROJETO DE SIMULAÇÃO A
EVENTOS DISCRETOS EM UMA
FÁBRICA DE LATICÍNIOS
Tabata Fernandes Pereira (UNIFEI)
[email protected]
Rafael de Carvalho Miranda (UNIFEI)
[email protected]
Gabriele Lacerda Santos (UNIFEI)
[email protected]
Jose Arnaldo Barra Montevechi (UNIFEI)
[email protected]
A simulação a eventos discretos é uma ferramenta da pesquisa
operacional, muito utilizada para estudos em diferentes contextos. Esta
consiste em representar o sistema estudado em um modelo de
computador, e com isso realizar inferências, a fim de propor mudanças
para melhorar o sistema real. Para se desenvolver um projeto de
simulação, deve-se seguir um método que possa guiar os analistas
nesta execução, para isso existem na literatura, métodos para a
condução desses projetos. Todavia, estes métodos focam
especificamente nas atividades que devem ser conduzidas no projeto,
não considerando demais fatores que compõem o gerenciamento de um
projeto, como tempo, custos, recursos humanos, entre outros. Dentro
deste contexto, este trabalho possui o objetivo de utilizar a ferramenta
Estrutura Analítica do Projeto - EAP, muito utilizada em
gerenciamento de projetos, para estimar o tempo necessário para a
execução das atividades de um projeto de simulação. Para isto, o
estudo foi conduzido em uma fábrica de laticínios, sendo possível
construir a EAP para este projeto. Ao final do trabalho, pode-se
concluir que a EAP facilitou a visão das atividades do projeto,
podendo ser uma ferramenta de auxílio para a simulação.
Palavras-chave: Simulação a eventos discretos, EAP - Estrutura
Analítica do Projeto, Estudo de caso.
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1. Introdução
Com o passar do tempo, a simulação a eventos discretos está sendo cada vez mais utilizada
(PEREIRA et al., 2014). De acordo com Rutberg et al. (2015), a simulação a eventos
discretos é uma ferramenta de modelagem computacional que replica sistemas complexos,
permitindo que intervenções possam ser estudadas, sem comprometer o mundo real, com
alterações que não se podem conhecer os prováveis efeitos.
Segundo Sturrock (2014) desenvolver um projeto de simulação é muito mais do que apenas
construir um modelo computacional, requer habilidades que vão além de apenas conhecer
uma ferramenta particular. Para Balci (1989), o desafio está em fazê-lo direito.
Segundo Pereira, Montevechi e Miranda (2013) existem algumas sistemáticas presentes na
literatura, que possuem o objetivo de auxiliar os analistas de simulação a conduzirem os
projetos. No entanto, estas sistemáticas apresentam as etapas que devem ser executadas para a
construção de um projeto, não considerando aspectos como tempo, pessoas, custos, escopo,
comunicação, riscos, etc., ou seja, estas metodologias não defendem as características de
gerenciamento dos projetos de simulação.
Dentro deste contexto, a área de gerenciamento de projetos é um campo em pleno
crescimento, que pretende garantir um aprimoramento na qualidade e produtividade dos
projetos executados. Segundo o Guia PMBOK (2013), o gerenciamento de projetos é
composto por dez grandes áreas do conhecimento, que são trabalhadas detalhadamente em
cada projeto, são elas: integração, escopo, tempo, custos, qualidade, recursos humanos,
comunicações, riscos e aquisições.
Dentre estas áreas do conhecimento, o gerenciamento do escopo é considerado uma das mais
importantes, pois é por meio do gerenciamento do escopo que as demais áreas são executadas.
Sendo assim, dentro da abordagem de gerenciamento de escopo, existe a ferramenta EAP
(Estrutura Analítica do Projeto) ou WBS (Work Breakdown Structure), esta ferramenta
constitui a estrutura conceitual na qual se baseia o planejamento e controle do projeto.
Dentro deste contexto, considerando as dificuldades da falta de gestão de projetos em projetos
de simulação, este trabalho faz uso da EAP para estimar o tempo necessário na execução das
atividades de um projeto de simulação em uma fábrica de laticínios.
O trabalho encontra-se dividido em seis seções. A primeira aqui apresentada contextualizou o
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tema desta pesquisa. A seção dois irá apresentar conceitos básicos sobre simulação a eventos
discretos e estrutura analítica do projeto. A terceira seção irá mostrar o método de pesquisa. A
quarta seção irá apresentar a aplicação do método. A seção cinco discutirá os resultados. Por
fim, a última seção concluirá o trabalho.
2. Fundamentação Teórica
2.1 Simulação a eventos discretos
De acordo com Bateman et al. (2013), simulação é um processo de experimentação com um
modelo detalhado de um sistema real, para determinar como o sistema responderá a mudanças
em sua estrutura, ambiente ou condições de contorno.
Um projeto de simulação é desenvolvido a partir de uma sequência de etapas, que devem ser
realizadas, juntamente com a empresa onde o estudo será conduzido. Existem algumas
sistemáticas de simulação, presentes na literatura, que possuem como objetivo auxiliar os
analistas de simulação a elaborarem os projetos, tais como: Mitroff et al. (1974), Banks et al.
(1998), Law (2006), Montevechi et al. (2010), entre outras (PEREIRA, MONTEVECHI e
MIRANDA, 2013).
Para este trabalho será utilizada a sistemática proposta por Montevechi et al. (2010),
apresentada na Figura 1.
Segundo Robinson (2008), um projeto de simulação inicia-se com a fase de concepção, na
qual os pesquisadores devem conhecer o processo a ser simulado, delimitar o sistema, definir
os objetivos da pesquisa, o escopo e o nível de detalhe para o modelo. Ao longo da etapa de
concepção é elaborado o modelo conceitual, que é uma abstração da realidade, realizado
utilizando alguma ferramenta de mapeamento de processo.
Robinson (2008) e Pereira, Montevechi e Friend (2012) constataram em seus trabalhos que a
modelagem conceitual é, provavelmente, a parte mais difícil do processo de desenvolvimento
dos modelos de simulação, e que esta deve estar bem definida para que erros futuros sejam
evitados.
Com a elaboração do modelo conceitual, são determinadas as variáveis de entrada e de saída
do modelo, são coletados os dados necessários à simulação e os tempos dos processos são
ajustados, que serão usados no modelo computacional, a fim de imitar o comportamento
aleatório do fenômeno simulado.
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Figura 1 - Método de condução de pesquisa em simulação
CONCEPÇÃO
1.1 Objetivos e
definição do sistema
1.3 Validação do
modelo
conceitual
1.2 Construção do
modelo conceitual
N
S
Validado?
1.4
Documentação do
modelo
conceitual
1.5 Modelagem
dos dados de
entrada
IMPLEMENTAÇÃO
Modelo
conceitual
Tempo, custo,
porcentagens,
capacidades, etc.
2.1 Construção do
modelo
computacional
2.2 Verificação
do modelo
computacional
N
Verificado?
S
Modelo
computacional
N
S
Validado?
2.3 Validação do
modelo
computacional
Modelo
operacional
ANÁLISE
3.1 Definição do
projeto
experimental
3.2 Execução dos
experimentos
3.3 Análise
estatística
3.4 Conclusões e
recomendações
Fonte: Montevechi et al. (2010)
Após a realização destas atividades, inicia-se a fase de implementação. Nesta fase, é
construído o modelo computacional, a partir do modelo conceitual (SARGENT, 2010),
utilizando algum software de simulação. Este modelo computacional deve ser verificado e
validado. A verificação consiste em conferir a programação do modelo, analisando a
coerência da lógica empregada, e a validação consiste em garantir que o modelo
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computacional construído represente de maneira fiel o sistema que está sendo simulado
(SARGENT, 2010).
Com a verificação e validação do modelo computacional, os analistas podem realizar
experimentos e simular os cenários. Com isso, são gerados os resultados da simulação, que
após análises dos especialistas, são transformados em recomendações que serão feitas aos
clientes da simulação. Esta fase é chamada de análise. Caso necessário o modelo pode ser
alterado e o ciclo reiniciado (CHWIF e MEDINA, 2010).
2.2 EAP – Estrutura Analítica do Projeto (WBS – Work Breakdown Structure)
A EAP pode ser definida como sendo a subdivisão das principais entregas do projeto e do
trabalho em componentes menores e facilmente gerenciáveis. Pode ser entendida como a
decomposição hierárquica do escopo total do trabalho a ser executado pela equipe do projeto,
a fim de alcançar os objetivos do projeto e criar as entregas requeridas (PMBOK, 2013).
Segundo o ICB (2012), a EAP é o instrumento central da organização e comunicação do
projeto, deve descrever os componentes do trabalho, constituindo a estrutura conceitual na
qual se baseia o planejamento e controle do projeto.
Segundo o PMBOK (2013), o detalhamento da EAP deve chegar até o nível do pacote de
trabalho, nível mais baixo na EAP, é o ponto no qual o custo e o cronograma do trabalho
podem ser estimados de forma confiável. Para Kerzner (2001), a EAP é composta por até três
níveis, ou seja, não se deve detalhar a estrutura em pacotes extremamente pequenos, pois os
custos para o gerenciamento serão grandes.
Segundo Menezes (2003), a elaboração de uma EAP gera benefícios para os envolvidos no
projeto, auxiliando na separação das diversas disciplinas, na detecção de omissões, na
determinação do tempo, para realizá-las e no custeio. Já para o Guia PMBOK (2013), o
principal benefício desse processo é o fornecimento de uma visão estruturada do que deve ser
entregue.
A EAP representa todo produto e trabalho do projeto, inclusive o trabalho de gerenciamento
do mesmo. Todo o trabalho nos níveis mais baixos deve ser associado aos níveis mais altos,
para que nada seja omitido e nenhum trabalho extra seja executado, isso é chamado de regra
dos 100%. (PMBOK, 2013). Uma vez construída a EAP, esta será o ponto de partida para
planejamento e execução do projeto (KERZNER, 2001).
3. Método de pesquisa
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O método de pesquisa utilizado neste trabalho foi o estudo de caso. De acordo com Yin
(2010), o estudo de caso é um estudo de natureza empírica que investiga um determinado
fenômeno, geralmente contemporâneo, dentro de um contexto real, quando as fronteiras entre
o fenômeno e o contexto em que se insere não são claramente definidas.
O estudo de caso seguiu as seguintes etapas:

Revisão da literatura;

Descrição do caso;

Análise dos resultados e conclusões.
O estudo de caso é uma espécie de histórico do fenômeno, extraído de fontes de evidências,
no qual qualquer fato relevante à corrente de eventos que descrevem o fenômeno é um dado
potencial para o método, pois o contexto é importante (MIGUEL, 2010).
Yin (2010) propõe um procedimento para condução do estudo de caso, este foi adaptado para
um único caso, a fim de apresentar a aplicação da EAP em um projeto de simulação (Figura
2).
Figura 2 - Condução do estudo de caso
Fonte: Yin (2010)
4. Desenvolvimento do método de pesquisa
Conforme apresentado na Figura 2, as etapas propostas por Yin (2010) foram seguidas neste
trabalho. A seguir serão descritas todas estas etapas.
4.1 Desenvolver a teoria
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Esta etapa foi elaborada ao início do trabalho, contextualizando os temas simulação a eventos
discretos e dentro do tema gerenciamento de projetos foi contextualizada a EAP, mostrando a
importância da junção destes temas em conjunto para a simulação.
4.2 Selecionar casos
Este trabalho foi conduzido em um laticínio entre os anos de 2013 e 2014. A família de
produtos escolhida para análise compreende os queijos mussarela barra de 4kg, barra de
0,8kg, barra de 0,5kg, rolo de 0,5kg, bola de 10g e bola de 50g (ambas embaladas em pacotes
com 250g). O objetivo da simulação consistiu em avaliar o impacto da variação da oferta de
leite no sistema produtivo.
4.3 Projetar o protocolo da coleta de dados
Os dados foram coletados a partir de uma entrevista direta, conduzida com a analista de
simulação responsável por desenvolver o projeto de simulação. A entrevista se baseou na
sistemática do método de simulação, em que foram sendo repassadas cada uma das atividades
propostas e a analistas entrevistada pode apresentar os tempos gastos.
4.4 Condução dos estudos de caso
A analista que conduziu o trabalho utilizou a sistemática proposta por Montevechi et al.
(2010). Dessa forma, isto possibilitou que a EAP do projeto fosse elaborada a partir desta
estrutura. Como mencionado, a partir da entrevista conduzida junto a analista do projeto, os
dados necessários puderam ser coletados.
A condução do estudo se iniciou pela primeira etapa, “concepção”. Inicialmente a analista
estimou o tempo gasto nesta fase como um todo, sem considerar as atividades que a compõe.
Dessa maneira, conforme a analista, foram demandados 12 meses para a conclusão da etapa
inicial do projeto, desde janeiro de 2013 até dezembro de 2013.
Com isso, a analista pode separar este tempo nas atividades. Conforme o método, as duas
primeiras atividades que o compõe são “Objetivos e definição do sistema” e “Construção do
modelo conceitual”, estas atividades foram realizadas em conjunto, a analista apresentou que
o tempo gasto para a conclusão de ambas as atividades foi de 86 dias, entre os períodos de
janeiro a abril de 2013.
A analista ressaltou que foi uma das atividades mais trabalhosas, visto que o sistema a ser
simulado era muito complexo, sendo assim era necessário conhecer o sistema, bem como suas
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características e limitações, para que o objetivo da simulação pudesse ser estabelecido e com
isso o modelo conceitual pudesse ser construído. E somente com esse período longo de estudo
foi possível realizar ambas as atividades.
O modelo conceitual foi desenvolvido utilizando a técnica IDEF-SIM, conforme Leal,
Almeida e Montevechi (2008) e a técnica IDEF3 (MAYER, 1995).
Tendo construído o modelo conceitual, a analista avançou para a atividade de “Validação do
modelo conceitual”. Foi destacado, pela analista, o período de 11 dias, de 1 de maio a 15 de
maio de 2013, para que a validação deste modelo fosse concluída. Foi apontado pela analista
que poucas alterações foram solicitadas pelo cliente para a validação do modelo conceitual.
A validação foi realizada através da técnica face a face, o modelo conceitual foi apresentado
aos especialistas do processo, que são pessoas da empresa diretamente relacionadas ao
sistema. Desta forma, uma vez que se verificou que o sistema está representado corretamente,
o modelo conceitual foi considerado validado.
A próxima atividade estabelecida na sistemática é a “Documentação do modelo conceitual”.
Para a documentação, foi gasto 1 dia para a conclusão desta tarefa.
Com isso, pode-se seguir para a próxima atividade “Modelagem dos dados de entrada”.
Conforme apresentado pela analista, foram demandados 161 dias para a conclusão desta
atividade, que ocorreu entre o período de 17 de maio de 2013 a 30 de dezembro de 2013. Foi
ressaltado que esta atividade foi a que demandou maior esforço e tempo por parte da analista,
sendo considerada a mais complexa de todas.
Os dados necessários para alimentar o modelo foram coletados, tratados quanto à média,
desvio padrão e erro absoluto, com auxílio o software Minitab®.
Sendo assim, pode-se avançar para a fase de implementação. Nesta etapa a primeira atividade
é a “Construção do modelo computacional”. Para a execução desta etapa, a analista apontou
que foram gastos 53 dias, entre 01 e 14 de março de 2014.
O modelo computacional foi construído no software Anylogic ® e sua descrição consideraram
os seguintes aspectos: locais, entidades, variáveis, funções, eventos independentes,
comunicação com planilha eletrônica externa e suas funções.
Em paralelo a esta atividade, foi conduzida a atividade de “Verificação do modelo
computacional”. Esta tarefa foi concluída juntamente com a atividade de “Construção do
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modelo computacional”, em que a analista foi construindo o modelo computacional, e
realizando sua verificação. Dessa forma, o mesmo período de tempo foi gasto para esta etapa.
Com o modelo computacional construído e verificado, a analista pode seguir para a atividade
“Validação do modelo computacional”.
A validação se tornou uma tarefa fácil, pois os dados necessários para a validação estavam
disponíveis. Sendo gasto apenas 11 dias para a conclusão desta tarefa, entre o período de 16 a
31 de março de 2014. A validação estatística ocorreu por meio do teste 2 Sample t, em que os
dados reais são comprados com os dados simulados.
Desta forma, pode-se avançar para a fase de análise. A atividade da etapa que segue o método
é a “Definição do projeto experimental”, a analista apontou que para a definição do que seria
executado, foram gastos 44 dias para este planejamento, entre o período de 01 de abril a 30 de
maio de 2014, em que foram definidos quais e quantos cenários seriam simulados, quais
variáveis seriam analisadas, entre outros.
Ficaram definidos que seriam simulados 8 cenários, com variações de capacidade mínima e
máxima, entre 1 e 2 tanques, a fim de obter a produção média, para que esta pudesse ser
comparada com a produção real.
Com isso, para a próxima atividade “Execução dos experimentos” foram gastos 21 dias, entre
01 e 30 de junho 2014. Os testes mostraram que o único fator que impacta na quantidade de
peças produzidas é a oferta de leite. Mesmo em situações de alta oferta, considerando a pior
combinação de fatores (capacidade baixa de pasteurização e 1 tanque para coagular), o
sistema possui capacidade para processar todo o leite destinado a essa família de produtos.
A partir da execução dos experimentos, pode-se enfim realizar as duas últimas atividades do
método, “Análises estatísticas” e “Conclusões e recomendações”, em que foram demandados
22 dias, entre 01 e 30 de julho de 2014. Os resultados obtidos com a simulação foram
analisados e levados para o cliente, incluindo a variação dos cenários e das variáveis de
decisão.
A partir desta análise conduzida em cada uma das atividades que compõe o método de
Montevechi et al. (2010), pode-se elaborar a EAP do projeto de simulação desenvolvido na
fábrica de laticínio. A Figura 3 mostra a EAP do projeto. Cabe ressaltar que a EAP
desenvolvida neste trabalho, focou somente na aplicação dos tempos gastos nas atividades da
simulação, não considerando os custos.
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Figura 3 – EAP do projeto de simulação da fábrica de laticínio
A EAP apresentada na Figura 3 tem o objetivo de mostrar a orientação e os tempos gastos em
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cada uma das atividades que compõe um projeto de simulação a eventos discretos. Salienta-se
que cada projeto possui sua especificidade, assim alterações na estrutura serão necessárias.
Para ilustrar como as ferramentas de gerenciamento de projetos são importantes no contexto
da simulação a eventos discretos, foi desenvolvido o gráfico de Gantt deste projeto, para isso
foi utilizado o software MSProject®. O gráfico pode ser observado na Figura 4.
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Figura 4 - Gráfico do Gantt do projeto de simulação da fábrica de laticínio
5. Discussão dos resultados
A construção da EAP para este projeto de simulação possibilitou ver claramente como foi a
execução e duração de cada uma das atividades que compõem um projeto de simulação a
eventos discretos.
Pode-se observar que o projeto de simulação deste trabalho teve duração de 412 dias, como
pode ser observado por meio da EAP. Sendo gastos 260 dias na etapa de concepção (63,23%),
64 dias na etapa de implementação (15,53%) e 87 dias na etapa de análise (21,24%).
Com a construção da EAP do projeto, pode-se também construir o gráfico de Gantt para o
projeto. Observou-se pelos resultados que a etapa menos demorada foi a etapa de
implementação, com 64 dias de duração. A analista ressaltou que devido ao programador ser
um especialista no simulador, e devido ao fato de possuir todos os dados necessários para
alimentar o modelo, estes fatos facilitaram a condução desta etapa.
Notou-se que a etapa que demandou maior tempo foi a etapa inicial, concepção. A analista
justificou esse fato, como base no sistema ser muito complexo, e para que se pudesse definir
os objetivos da simulação e construir o modelo conceitual, houve a necessidade de conhecer
especificamente o sistema em estudo.
Salienta-se um fato importante apontado pela analista, a “Validação do modelo
computacional”, esta atividade muitas vezes pode ser difícil de ser concluída, no entanto para
este trabalho, foi uma atividade simples, devido a grande quantidade de dados coletados na
etapa de “Modelagem dos dados de entrada”, isto facilitou para que a validação estatística
baseada nos dados históricos ocorresse.
Por fim, foi observado que em três momentos do desenvolvimento do projeto de simulação
seis atividades foram executadas em paralelo: “Objetivos e definição do sistema” e
“Construção do modelo conceitual”, “Construção do modelo computacional” e “Verificação
do modelo computacional” e “Análise estatística” e “Conclusões e recomendações”. Isso pode
ser observado mais claramente por meio do gráfico de Gantt.
6. Conclusões
Este trabalho apresentou um estudo de caso em um laticínio, onde foi conduzido um projeto
de simulação a eventos discretos, entre os anos de 2013 e 2014. O objetivo da simulação
consistiu em avaliar o impacto da variação da oferta de leite no sistema produtivo.
Ao início do trabalho foram contextualizados os temas simulação a eventos discretos e com
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base na literatura foi mostrado que existem muitos métodos que auxiliam no desenvolvimento
dos projetos de simulação, no entanto, estes não estão preocupados em gerenciar os demais
aspectos como tempo, custo, recursos humanos, entre outros.
Dessa forma, este trabalho propôs a utilização da estrutura analítica (EAP) do projeto na
aplicação das atividades que compõem um projeto de simulação, dessa forma foi realizada
uma contextualização desta ferramenta de gerenciamento de projetos.
Foi utilizado o método estudo de caso, para guiar as diretrizes deste trabalho. O trabalho foi
conduzido em uma empresa de laticínios, onde a analista responsável por executar este
projeto de simulação pode transferir todas as informações necessárias para a construção da
EAP.
Foram explanadas todas as atividades que compõe o método proposto por Montevechi et al.
(2010), dessa maneira foi possível estabelecer os tempos para cada uma destas atividades.
Com a condução deste trabalho, pode-se destacar alguns pontos. Todo o projeto de simulação
teve a duração de 412 dias. A etapa que demandou maior esforço e tempo por parte da
analista de simulação foi a concepção, em destaque paras as atividades de “Objetivos e
definição do sistema” e “Modelagem dos dados de entrada”, sendo que a analista destacou
como foi trabalhoso a conclusão destas etapas.
Com a execução deste trabalho, concluiu-se que a EAP é uma ferramenta que pode ser
utilizada para facilitar o planejamento das atividades que compõem um modelo de simulação,
com isso tem-se uma definição do tempo mais acertada e previsível.
Este trabalho objetivou contribuir com a literatura, a partir da utilização das ferramentas de
gerenciamento de projetos, em projetos de simulação a eventos discretos, a fim de facilitar o
planejamento das atividades e do tempo de execução de cada uma.
Por fim, pode-se obter uma visão de gerenciamento de projeto de um projeto prático de
simulação, por meio da utilização da EAP. Este tema de pesquisa possui grandes
oportunidades de trabalhos na combinação dos assuntos, simulação a eventos discretos e
gerenciamento de projetos.
Como trabalhos futuros, sugere-se que outras áreas do conhecimento do gerenciamento de
projetos, como custos e aquisições, sejam estudadas em projetos de simulação a eventos
discretos.
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Agradecimentos
Os autores agradecem à FAPEMIG, CAPES, CNPq, Honeywell e a fábrica de laticínios pelo
apoio e suporte ao longo dessa pesquisa.
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