Production system design in construction using simulation to support decision-making

Schramm, Fábio Kellermann; Formoso, Carlos Torres

doi:10.1590/s1678-86212015000400045

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Sumário

Article • Ambient. constr. 15 (4) • Oct-Dec 2015 • https://doi.org/10.1590/s1678-86212015000400045 copy

Production system design in construction using simulation to support decision-making

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Abstract

This research study proposes a model for designing the production systems of construction projects based on the use of discrete event simulation as a tool to support decision-making, using as a starting point a previously developed model. Constructive research was the methodological approach adopted in this study, in which innovative construction projects are devised in order to solve different types of relevant practical problems. The study was divided into four phases: (a) literature review; (b) exploratory phase, in which a simulation software was selected and an exploratory study was carried out; (c) development phase, which involved four empirical studies, in which the proposed model was devised and evaluated; and (d) analysis and reflection phase, in which the role of production system design was analysed, as well the main benefits and difficulties of using simulation to design production systems. A strategy for reusing models was also proposed in order to reduce the duration of the simulation models. The proposed model for Production System Design has two overlapping phases: a deterministic phase and a dynamic phase, in which simulation models are developed and scenarios are tested to support decision-making.

Keywords:
Production system design; Discrete event simulation; Construction management

Estudo de Caso/Objetivo		Empresa/Descrição			Empreendimento/Descrição
EC1	• Avaliar a utilização da simulação	X	• Construtora e incorporadora de pequeno porte, fundada em 1980 e situada na região metropolitana de POA/RS	X1	• Condomínio de casas assobradadas, com 112 unidades, em 21 blocos com 4, 8 ou 10 unidades cada, além de áreas verdes, playground, salão de festas e 5 lojas
	• Avaliar a estratégia de modelagem visando à reutilização do modelo em futuros empreendimentos
					• Prazo previsto: 38 meses
					• Sobrados com 89,0 m², compostas de estar e jantar, lavabo, cozinha, área de serviço, 3 dormitórios e banheiro
			• Atua no mercado de edificações comerciais e residenciais (de média e baixa rendas)	X2	• Condomínio de 68 sobrados de médio padrão, com 2 e 3 dormitórios e área privativa de aproximadamente 78,0 m² e 89,0 m² respectivamente, divididos em 16 conjuntos de casas, com 4 ou 8 unidades cada, similares ao empreendimento X1
EC2	• Refinar o processo de elaboração do PSP com apoio da SED
	• Avaliar a reutilização do modelo de simulação anteriormente construído, quanto à redução no tempo de desenvolvimento do modelo
					• Prazo previsto: 18 meses
EC3	• Avaliar o processo de elaboração do PSP como apoio da SED	Y	• Construtora e incorporadora criada em 1980, que faz parte de um dos principais grupos de engenharia, construção e incorporação do país	Y1	• Condomínio de 400 sobrados geminados, com 156,0 m², com de 3 dormitórios, sala de estar e jantar,
	• Identificar principais dificuldades de sua utilização, com relação ao nível de consolidação do PSP como uma prática gerencial da empresa				cozinha, banheiro, área de serviço e pátio, em 27 conjuntos de casas, além de área comum com piscinas, clube, playground, estacionamentos e áreas verdes
					• Prazo previsto: 37 meses
EC4	• Avaliar a evolução do processo de elaboração do PSP na empresa, bem como do uso da simulação				• Condomínio de 340 apartamentos, divididos em 17 blocos com 5 pavimentos, com 4 apartamentos de 2 ou 3 dormitórios por andar e área construída de 53,0 m² e 71,0 m²
			• A regional sul da empresa atua no mercado imobiliário, especificamente no nicho de mercado de edificações comerciais e residenciais (de alta, média e baixa rendas)	Y2
					• Possuía ainda churrasqueira, piscina, salão de festas, playground, quadra, guaritas, espaço gourmet, piscina adulto, piscina infantil, praça e quadra poliesportiva
					• Prazo previsto: 16 meses

Estudo	Modelos Elaborados	Cenários Testados	Foco da Simulação	Comentários
EC1	01	05	• Avaliação de opções de programação detalhada da obra, verificando seus impactos em termos de lead times de execução dos blocos e do empreendimento	• Pequeno número de cenários por dois motivos: a. primeira experiência de uso da simulação no PSP por parte do pesquisador e da empresa b. prolongado tempo de desenvolvimento do estudo, estendendo-se ao longo da fase de execução
EC2	01	17	• Teste de cenários com base em demandas surgidas ao longo das reuniões	• A equipe da empresa utilizou a simulação como uma forma de explorar o sistema de produção do empreendimento
EC2	01	17	• Avaliação das estratégias de ataque de alguns processos, número de equipes e alocação de atividades a elas	• Maior ênfase na simulação, pois o modelo foi empregado com mais antecedência em relação ao início do empreendimento, viabilizado pela estratégia de reutilização do modelo
EC3	01	01	• Avaliação das datas de conclusão das fases do empreendimento ante o aumento das frentes de trabalho	• A equipe da empresa não participou do processo de desenvolvimento do modelo, apenas da validação e da definição de cenários
EC4	02	03	• Simulação de processos críticos quanto ao número de frentes de trabalho e seus impactos em prazo	• Houve distanciamento da equipe da empresa quanto ao uso da simulação

Constructos	Subconstructos
Utilidade	• Contribuição do PSP para a percepção de tomada de decisão de forma conectada
	• Utilização do PSP como referência na tomada de decisão
	• Contribuição para a sistematização do processo de tomada de decisão
	• Contribuição do emprego da SED para o processo de tomada de decisão do PSP
Facilidade de uso	• Iniciativa dos participantes no processo de modelagem
	• Extensão do processo de elaboração do PSP
	• Contribuição para a comunicação e o entendimento das decisões entre os participantes
	• Possibilidade de continuação do processo após o estudo

Conjunto	Cenário A: 1 equipe		Cenário B: 7 equipes
Conjunto	Prazo médio	Desvio padrão	Prazo médio	Desvio padrão
1	106,1	2,2	101,0	2,1
2	163,2	2,5	130,5	3,9
3	168,0	2,6	144,8	3,6
4	220,3	2,6	167,9	4,8
5	225,0	2,6	180,4	4,4
6	274,4	3,0	203,9	3,9
7	279,1	3,0	216,8	3,3
8	331,3	2,5	253,6	4,7
9	385,7	2,5	294,6	6,6
10	444,2	3,4	328,4	4,8

Unidade de análise	Etapas do PSP	Número de reuniões realizadas
Unidade de análise	Etapas do PSP	EC1	EC2	EC3	EC4
Unidade-base	▪ Definição da sequência de execução da unidade-base	14	02	04	03
	m Pré-dimensionamento da capacidade dos recursos de produção		02	04	03
	m Estudo dos fluxos de trabalho na unidade-base		^- – Etapa não realizada (mesma unidade-base do estudo anterior);	^о о tapa realizada em conjunto com o estudo dos fluxos de trabalho no empreendimento; e	03
Empreendimento	▪ Definição da estratégia de ataque do empreendimento	02	01	01	02
	m Estudo dos fluxos de trabalho no empreendimento	10	08	09	08
	▪ Dimensionamento da capacidade dos recursos de produção	10	08	09	08
	▪ Identificação e projeto de processos críticos	^- – Etapa não realizada (mesma unidade-base do estudo anterior);	^- – Etapa não realizada (mesma unidade-base do estudo anterior);	01	02
Simulação	m Reuniões de discussão dos resultados	^♦ ♦ Reuniões de discussão dos resultados da simulação inseridas no processo de elaboração do PSP.	^♦ ♦ Reuniões de discussão dos resultados da simulação inseridas no processo de elaboração do PSP.	04	^♦ ♦ Reuniões de discussão dos resultados da simulação inseridas no processo de elaboração do PSP.
Simulação	▪ Desenvolvimento do modelo (horas)	80	06	40	126
Esforço total	Número total de reuniões	26	11	19	18
	Total de horas despendidas em reuniões	52	22	38	36
	Duração do estudo (em meses)	14	06	08	08

Estágio	Características da empresa/empreendimento	Recomendações
1	• A empresa ainda não implementou o PSP	• Empregar o modelo de PSP em sua fase determinística
	• A tipologia do empreendimento é nova para a equipe de produção, não tendo sido ainda utilizada em nenhum empreendimento da empresa	• Se houver intenção de replicar a tipologia, avaliar a possibilidade de desenvolver um modelo de simulação
		• Avaliar a possibilidade de utilizar a simulação para o estudo de processos específicos
2	• A empresa já implementou o PSP	• Empregar o modelo de elaboração do PSP em suas fases determinística e dinâmica
	• A tipologia do empreendimento já foi utilizada em outros empreendimentos da empresa, mas não há um PSP elaborado previamente
		• Enfatizar o estabelecimento de padrões para a sequência construtiva das unidades-base do empreendimento do empreendimento
	• Há perspectiva de continuidade no emprego da tipologia do empreendimento em estudo	• Construir (e utilizar, se possível) um modelo de simulação com vistas à reutilização
3	• A empresa já tem consolidado o PSP	• Revisar e adaptar as decisões do PSP na fase determinística ao novo empreendimento
	• A tipologia do empreendimento já foi utilizada ou tem muitas características comuns a empreendimentos anteriores para os quais o PSP foi elaborado
		• Avaliar e adaptar o modelo de simulação construído
	• Um modelo de simulação reutilizável já foi construído e testado em empreendimento anterior	• Empregar o modelo de elaboração do PSP em sua fase dinâmica, procurando explorar os efeitos de mudanças mais pontuais no sistema de produção (regulagem fina)

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E-mail: ambienteconstruido@ufrgs.br

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[1] Fábio Kellermann Schramm

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