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Aplicabilidade da Simulação Híbrida em Sistemas 3 THIAGO BARROS BRITO Aplicabilidade da Simulação Híbrida em Sistemas Logísticos Dissertação apresentada à Escola Politécnica

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  • THIAGO BARROS BRITO

    Aplicabilidade da Simulação Híbrida em Sistemas Logísticos

    São Paulo

    2011

  • 2

    THIAGO BARROS BRITO

    Aplicabilidade da Simulação Híbrida em Sistemas Logísticos

    Dissertação apresentada à Escola Politécnica

    da Universidade de São Paulo para obtenção

    do título de Mestre em Engenharia.

    São Paulo

    2011

  • 3

    THIAGO BARROS BRITO

    Aplicabilidade da Simulação Híbrida em Sistemas Logísticos

    Dissertação apresentada à Escola Politécnica

    da Universidade de São Paulo para obtenção

    do título de Mestre em Engenharia.

    Área de Concentração:

    Engenharia de Sistemas Logísticos

    Orientador: Prof. Dr. Rui Carlos Botter

    São Paulo

    2011

  • 4

    À minha mãe e minha avó.

  • 5

    Agradecimentos,

    Ao Prof. Dr. Rui Carlos Botter, pela orientação, incentivo e oportunidades oferecidas

    em já mais de 4 anos de convivência.

    Ao Prof. Dr. Hugo T. Y. Yoshizaki, pelas oportunidades acadêmicas propiciadas a mim

    durante o mestrado.

    Ao Prof. Dr. Paulo Gonçalves, pelos conselhos tranquilos e amigos.

    Aos amigos e amigas do CILIP, companheiros de todos os dias e momentos alegres ou

    difíceis.

    Aos amigos da Galápagos e agregados, cuja importância é dispensável de comentários.

    A todos que, de uma forma ou outra, transformaram meus anos na Politécnica nos

    melhores momentos da minha vida.

    À Ingrid Fang, pelo carinho durante o tempo de elaboração desse trabalho.

    E claro, à minha família, que esteve sempre ao meu lado e maior responsável pelas

    minhas conquistas.

  • 6

    “Um passo à frente e você não está mais no mesmo lugar”

    Chico Science

  • 7

    RESUMO

    A proposta do trabalho é criar um modelo de simulação híbrida capaz de representar um

    sistema logístico. Partindo de uma investigação bibliográfica conceitual das

    metodologias de simulação de eventos discretos e da metodologia de simulação

    contínua (System Dynamics) capaz de revelar suas características principais e seus

    potenciais de aplicabilidade, é possível delinear as possibilidades de contribuição de

    ambas as metodologias para o desenvolvimento de modelos híbridos (metodologias

    discreta + contínua) de simulação. O modelo híbrido é desenvolvido sob a plataforma

    AnyLogic, e a integração adequada de ambas as metodologias no modelo criado é capaz

    de expandir o espectro de compreensão do sistema, com a possibilidade de integração

    de aspectos físicos e dimensionais a aspectos políticos e comportamentais do sistema

    em estudo, apresentando-se como ferramenta poderosa para sobrevivência às exigentes

    demandas concorrenciais.

    Palavras Chave: simulação híbrida, eventos discretos, simulação contínua, sistemas

    logísticos.

  • 8

    ABSTRACT

    This study aims at creating a hybrid simulation model able to properly represent a

    logistics system. Departing from a conceptual literature review about the discrete-event

    and the continuous (System Dynamics) simulation methodologies able to reveals its

    main features and potential of applicability, it is possible to define the possibilities of

    developing hybrid (discrete + continuous) simulation models. The proper integration of

    both methodologies in a hybrid model allows the expansion of the comprehension

    spectrum of the system, with the possibility of integrating the physical and dimensional

    aspects to political and behavior patterns, revealing the hybrid methodology as a

    powerful tool to succeed in the highly demanding business world.

    Key Words: hybrid simulation, discrete events, continuous simulation, logistic systems.

  • 9

    Lista de Figuras

    FIGURA 1 – LIMITES DE UM SISTEMA LOGÍSTICO DENTRO DE UMA COMPANHIA (ADAPTADO DE NOVAES,

    1989) .................................................................................................................................................. 19

    FIGURA 2 – EXEMPLOS DAS APLICAÇÕES DA TÉCNICA DE MODELAGEM E SIMULAÇÃO ORGANIZADOS

    RELATIVAMENTE À ESCALA DE ABSTRAÇÃO NECESSÁRIA PARA A CONSTRUÇÃO DO MODELO (BASEADO

    EM BORSHCHEV E FILIPPOV (2004)) ................................................................................................... 28

    FIGURA 3 – ELEMENTOS PRINCIPAIS DE UM MODELO DE SED (HARREL ET AL, 2004) ................................. 30

    FIGURA 4 - FERRAMENTAS BÁSICAS DE DIAGRAMAÇÃO E ESTRUTURAÇÃO DE UM DIAGRAMA CAUSAL DE UM

    MODELO DE SD (MODELO DE CONTROLE POPULACIONAL (STERMAN, 2000)) ................................... 33

    FIGURA 5 – FERRAMENTAS BÁSICAS DE DIAGRAMAÇÃO E ESTRUTURAÇÃO DE LOOPS DE FLUXO E DE

    FEEDBACK DE UM MODELO DE SD (MODELO DE CONTROLE POPULACIONAL (STERMAN,2000))........ 33

    FIGURA 6 – ESTRUTURA GENÉRICA DE UM MODELO SD (FORRESTER, 1968) .............................................. 34

    FIGURA 7 – CALCULO LÓGICO DA SD (FORRESTER, 1961) .......................................................................... 36

    FIGURA 8 – REPRESENTAÇÃO DOS PASSOS DE UM A METODOLOGIA CIENTIFICA (GUALDA, 1995) .............. 43

    FIGURA 9 - PASSOS DE UMA METODOLOGIA DE SIMULAÇÃO GENÉRICA (BASEADO EM BOTTER (2002B)).... 44

    FIGURA 10 – DIAGRAMA DO PROCESSO DE MODELAGEM SED (BASEADO EM ROBINSON (2004)) ............... 45

    FIGURA 11 – DIAGRAMA DO PROCESSO DE MODELAGEM SD (BASEADO EM STERMAN (2000)) ................... 45

    FIGURA 12 – ESQUEMA DOS ELEMENTOS CONSIDERADOS NO PROBLEMA DE PROGRAMAÇÃO DA JANELA DE

    NAVIOS (ADAPTADO DE PATRÍCIO (2005)) .......................................................................................... 47

    FIGURA 13 – ATENÇÃO PERCENTUAL DESTINADA AOS TÓPICOS BÁSICOS DO PROCESSO DE MODELAGEM E

    SIMULAÇÃO NAS ABORDAGENS SED E SD (TAKO E ROBINSON, 2009B) ............................................. 50

    FIGURA 14 – DIAGRAMAS TEMPORAIS PARA PROCESSOS CARACTERÍSTICOS DE MODELAGEM SED (TAKO E

    ROBINSON, 2009B) ............................................................................................................................. 51

    FIGURA 15 – DIAGRAMAS TEMPORAIS PARA PROCESSOS CARACTERÍSTICOS DE MODELAGEM SD (TAKO E

    ROBINSON, 2009B) ............................................................................................................................. 51

    FIGURA 16 – ILUSTRAÇÃO DA ARQUITETURA DE UM PROJETO DE SIMULAÇÃO ENVOLVENDO MULTI-

    PARADIGMAS (BORSHOREV E FILIPPOV, 2004) ................................................................................... 55

    FIGURA 17 – ESQUEMATIZAÇÃO DO PROCESSO DE ALINHAMENTO DOS ELEMENTOS E OBJETIVOS DE

    DIFERENTES ABORDAGENS DE SIMULAÇÃO EM DIREÇÃO À UM PARADIGMA HÍBRIDO (LORENZ E JOST,

    2006) .................................................................................................................................................. 57

    FIGURA 18 – ARQUITETURA DO MODELO DE SIMULAÇÃO HÍBRIDA (SED + SD) DE VENKATESWARAN E SON

    (2005) ................................................................................................................................................ 58

    FIGURA 19 – POSICIONAMENTO DOS TRABALHOS DA TABELA 7 À TABELA 11 NA FAIXA DE INTERESSE DA

    TAXONOMIA DE ANGERHOFER E ANGELIDES (2000) .......................................................................... 68

    FIGURA 20 - ESQUEMA DA UMA PROPOSTA DE INTEGRAÇÃO ENTRE AS METODOLOGIAS DE SIMULAÇÃO .... 77

    FIGURA 21 – MECANISMO DE AVANÇO DE TEMPO E MUDANÇA DE ESTADO EM SISTEMAS HÍBRIDOS ........... 80

    FIGURA 22 – REPRESENTAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE UM SISTEMA HÍBRIDO – ALTERAÇÃO ENTRE AS

    FASE CONTÍNUAS E DISCRETAS ........................................................................................................... 81

  • 10

    FIGURA 23 – REPRESENTAÇÃO DOS PASSOS CONTÍNUOS E DISCRETOS EM UM MODELO NO ANYLOGIC

    (ADAPTADO DE HELAL (2008)) ........................................................................................................... 83

    FIGURA 24- FLUXOGRAMA DAS ETAPAS TEÓRICAS E PRÁTICAS DO PROCESSO DE SIMULAÇÃO HÍBRIDA

    (BASEADO EM LOUREIRO (2009)) ....................................................................................................... 85

    FIGURA 25 – ESQUEMATIZAÇÃO DA DINÂMICA GEOGRÁFICA DO SISTEMA LOGÍSTICO MODELADO.............. 87

    FIGURA 26 – ESQUEMATIZAÇÃO DA DINÂMICA DE TRAVESSIA VIA HIDROVIÁRIA (BALSA) ......................... 89

    FIGURA 27 – FLUXOGRAMA DE OPERAÇÃO DO MODAL HIDROVIÁRIO (BALSAS) .......................................... 90

    FIGURA 28 – ESQUEMATIZAÇÃO DA DINÂMICA DE TRAVESSIA VIA RODOVIÁRIA (ÔNIBUS) ......................... 91

    FIGURA 29 – FLUXOGRAMA DE OPERAÇÃO DO MODAL RODOVIÁRIO - ÔNIBUS ........................................... 91

    FIGURA 30 – FLUXOGRAMA DE OPERAÇÃO DO MODAL RODOVIÁRIO – AUTOMÓVEL ................