Simulação de Processos de Construção Naval para Análise de Estratégias Alternativas de ...

60 Pages·2013·2.42 MB·Portuguese

Simulação de Processos de Construção Naval para Análise de Estratégias Alternativas de
Edificação

Marcos Thadeu Palmeira Baptista

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Naval e Oceânica da Escola
Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro.

Orientador: Luiz Felipe Assis

Rio de Janeiro
Março de 2013
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS DE CONSTRUÇÃO NAVAL PARA ANÁLISE DE
ESTRATÉGIAS ALTERNATIVAS DE EDIFICAÇÃO

Marcos Thadeu Palmeira Baptista

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE
ENGENHEIRO NAVAL E OCEÂNICO.

Examinada por:

________________________________________________
Prof. Luiz Felipe Assis, D.Sc

________________________________________________
Prof. Floriano Carlos Martins Pires Junior, D.Sc.

________________________________________________
Prof. Claudio Luiz Baraúna Vieira, Ph.D.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
MARÇO de 2013
iii
Baptista, Marcos Thadeu Palmeira

Simulação de Processos de Construção Naval para Análise

de Estratégias Alternativas de Edificação / Marcos Thadeu

Palmeira Baptista – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica,

2013.

IX, 52 p.: il.; 29,7 cm.

Orientador: Luiz Felipe Assis

Projeto de Graduação – UFRJ/ POLI/ Engenharia Naval e

Oceânica, 2013.

Referencias Bibliográficas: p. 44-46.

1.Simulação de Processos de Construção Naval. I. Assis,

Luiz Felipe II. Universidade Federal do

Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia

Naval e Oceânica. III. Simulação de Processos de Construção

Naval para Análise de Estratégias Alternativas de Edificação.

iv
Dedicatória
Primeiramente gostaria de dedicar meu trabalho a minha família, a base de tudo. Sem ela
não seria possível alcançar ou concluir esta etapa na minha vida.
Dedico também à minha namorada, Polyana Rodrigues, que soube compreender os
momentos em que não pude estar com ela, e pela força e motivação nesta penosa fase final.
Às amizades que foram feitas ao longo da faculdade, que tornaram possíveis, através de
longos debates e discussões, enriquecer meu conhecimento e engrandecer o olhar crítico
sobre todas as áreas navais.
Ao departamento de logística no qual eu pude desenvolver e aprimorar meus
conhecimentos na área, além de gentilmente ceder espaço e infraestrutura, além de
materiais de pesquisa que foram tomados como referência para o embasamento deste
artigo.
Ao meu orientador, Luiz Felipe, pelo auxílio prestado. Por todo tempo, atenção e paciência
dedicados.
A João Botelho da Cunha, cuja memória impulsionou os ventos necessários para a
conclusão deste trabalho.

v
Agradecimentos
Agradeço aos professores Luiz Felipe Assis (Escola Politécnica/UFRJ) e Floriano C. M.
Pires Junior (COPPE/UFRJ e Escola Politécnica/UFRJ); responsáveis pelo LABSEN.
À equipe com que tive o prazer de trabalhar no LABSEN:
Clarice Trevisani (COPPE/UFRJ), responsável técnica de produção.
Edson Azevedo Ferreira Junior (COPPE/UFRJ), responsável técnico de manutenção.
Estagiários Roberto Moreira Freire (Escola Politécnica/UFRJ) e Bruno Pereira Portugal
(Escola Politécnica/UFRJ)
A Jean David Caprace (COPPE/UFRJ), pela instrução e contribuição para a conclusão
deste projeto.
A ANP (Agência Nacional do Petróleo), pelo apoio financeiro.

vi
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Naval e Oceânico.

Simulação de Processos de Construção Naval para Análise de Estratégias Alternativas de
Edificação

Marcos Thadeu Palmeira Baptista

Março/2013

Orientador: Luiz Felipe Assis

Curso: Engenharia Naval e Oceânica

Em estaleiros de construção naval os processos de montagem, pré-edificação e edificação
de blocos podem ser considerados críticos por sua complexidade de programação,
justificada pelo grande número de blocos de portes e conteúdos de trabalho diferentes.
Além das restrições técnicas, que exigem que determinadas sequencias de atividades sejam
respeitadas, o compartilhamento de recursos de movimentação é outro desafio para a gestão
de processos. O presente trabalho apresenta um modelo de simulação de eventos discretos
para facilitar a análise dos principais processos de construção naval e diferentes estratégias
de edificação (anel, camada e piramidal), avaliando-se a utilização de recursos e tempo de
produção, proporcionando uma ferramenta genérica de estudo do comportamento de
sistemas. É possível adequar o modelo a diferentes tipos de estaleiros, ou navios, bastando
apenas alterar a base de dados acessados. O estudo pretende mostrar o potencial da técnica
no suporte à tomada de decisões estratégicas, e no controle do desempenho de sistemas
produtivos.

Palavras-chave: Processos de Construção Naval, Tomada de Decisões Estratégicas,
Controle do Desempenho de Sistemas, Modelo de Simulação.
vii
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.

Naval Construcion Process Simulation for strategic decision of Edification

Marcos Thadeu Palmeira Baptista

March/2013

Advisor: Luiz Felipe Assis

Course: Naval Architecture

In shipbuilding assembly, pre-construction and building blocks processes can be considered
critical for its programming complexity, justified by the large number of blocks of sizes and
different working content. Besides the technical restrictions, which require that certain
sequences of activities are respected, resource sharing movement is another challenge for
process management. This paper presents a model of discrete event simulation to facilitate
the analysis of the main shipbuilding processes and different strategies of building (ring,
layer and pyramidal), evaluating the use of resources and production time, providing a
generic tool that allows study of the systems’ behavior. The model can be adapted to
different shipyards or ships by simply changing the database accessed. The study aims to
show the potential of the technique in the support of strategic decision making, and
controlling the performance of production systems.

Keywords: Naval Construction Processes, Strategic Decision Making, Control System
Performance, Simulation Model.

viii
Sumário
1. Introdução ....................................................................................................................... 1
1.1. Relevância do Estudo ............................................................................................... 1
1.2. Proposta de Trabalho ............................................................................................... 2
1.2.1. Processos Abordados ........................................................................................ 3
1.2.2. Estratégias de Edificação .................................................................................. 6
1.3. Limitações do Projeto .............................................................................................. 6
1.4. Organização do Trabalho ......................................................................................... 7
2. Metodologia .................................................................................................................... 9
2.1. Simulador QUEST ................................................................................................... 9
2.2. Formulação do Modelo .......................................................................................... 10
2.3. O Navio .................................................................................................................. 14
2.3.1. Divisão de Blocos e Super-Blocos ................................................................. 17
3. Desenvolvimento do Modelo de Simulação ................................................................. 20
3.1. Pátio de Aço ........................................................................................................... 21
3.2. Montagem de Blocos ............................................................................................. 23
3.3. Pintura e Jateamento .............................................................................................. 25
3.4. Pré-edificação ........................................................................................................ 26
3.5. Edificação .............................................................................................................. 28
3.6. Verificação e Validação do Modelo ...................................................................... 29
3.6.1. Número de Replicações ......................................................................................... 30
3.6.2. Aleatoriedade ......................................................................................................... 32
3.6.3. Utilização dos Transportes ..................................................................................... 33
4. Descrição dos cenários ................................................................................................. 36
5. Análise dos Resultados ................................................................................................. 40
5.1. Tempo de Construção ............................................................................................ 40
6. Conclusões e Sugestões para trabalhos futuros ............................................................ 42
7. Referências Bibliográficas ............................................................................................ 44
8. Apêndices ..................................................................................................................... 47
8.1. Apêndice I .............................................................................................................. 47
8.2. Apêndice II ............................................................................................................ 51
ix
1. Introdução

1.1. Relevância do Estudo
A aplicação e validação de diferentes estratégias construtivas constitui historicamente
grande dificuldade para os estaleiros de construção naval. A formação destas estratégias,
juntamente com a identificação de gargalos e elaboração de planos de construção
representam os maiores desafios atuais para o planejamento da produção de estaleiros em
funcionamento. Para auxiliar estas unidades de fabricação, a simulação de eventos discretos
pode ser grande aliada.
Diversos são os estaleiros europeus que reconhecem o potencial da técnica atualmente, tais
como Flensburger, Meyer Werft e Aker Ostsee, passando a utilizá-la para o estudo de
processos de construção naval complexos, atingindo feitos como redução dos tempos de
uso do dique e aumento da produtividade das estações de trabalho (Steinhauer et al., 2006).
No caso do estaleiro alemão Flensburger, utiliza-se a simulação de processos para, além do
planejamento de investimentos e concepção de processos, realizar a analise de variações no
plano de produção de blocos, e no planejamento das operações diárias do chão de fábrica.
Sendo assim, observa-se que o uso de um modelo de simulação propicia numerosas
aplicações para estaleiros em operação que possuem interesse de ampliar suas áreas de
produção, instalar novas oficinas ou tomar decisões sobre o arranjo físico geral do estaleiro
e o fluxo de materiais, tornando capaz o teste de diferentes sequências de produção e
verificação da capacidade e desempenho das áreas, linhas e estações de trabalho. É possível
avaliar o comportamento do sistema sob diferentes condições e níveis de incerteza (paradas
de equipamentos, interrupções no suprimento de matéria prima, etc.), permitindo o
estabelecimento de planos contingenciais.
A simulação apoia também os estaleiros que ainda se encontram em fase de planejamento e
implantação de operações em procedimentos para a montagem de blocos ou super-blocos
de diferentes tamanhos; quanto maior o custo de mudanças no sistema, ou de aplicação de
1
novos projetos, mais vantajosa se torna a simulação discreta para as organizações se
manterem competitivas (Banks, 1999). A carga de trabalho para diferentes tipos de navios e
os impactos da inclusão de processos como a adição de “outfitting” nas etapas de
montagem de blocos podem ser facilmente visualizadas com o modelo.
1.2. Proposta de Trabalho
O objetivo do trabalho foi desenvolver, através de uma ferramenta de simulação de eventos
discretos, um modelo computacional flexível capaz de simular processos industriais
característicos da Construção Naval, de acordo com as atividades do estaleiro na etapa
construtiva, com o intuito de analisar o impacto de diferentes estratégias de edificação para
o processo de Construção.
Uma análise detalhada sobre emprego de simulação na Construção Naval foi realizado por
Silva (2010), sendo a simulação usada para diferentes áreas, entre elas, a de edificação de
navios. Segundo a autora, a probabilidade de sucesso da simulação e atendimento das
expectativas pode ser aumentada a partir do conhecimento das suas aplicações específicas
ao tipo de estaleiro, e do processo construtivo a ser simulado (Silva, 2010). Para a obtenção
de um modelo de simulação de construção naval completo, é necessária a representação,
integração e análise de todos os processos envolvidos, criando uma modelagem fiel e
detalhada do sequenciamento de atividades presentes no estaleiro. Porém, a complexidade
dos processos e subprocessos responsáveis pela montagem de minúcias necessárias para a
fabricação do produto final inviabiliza a modelagem de todas as operações realizadas no
estaleiro. Como alternativa frequente, opta-se pela representação dos principais processos a
serem realizados pela fábrica, ainda que de forma simplificada. Shannon (1992) faz
referência à “regra de Pareto”, afirmando que possivelmente oitenta por cento (80%) do
comportamento do sistema pode ser representado por apenas vinte por cento (20%) dos
componentes do modelo. A maior dificuldade é identificar os componentes realmente vitais
para a simulação. A determinação de um nível apropriado de detalhes é uma decisão
importante, pois muitos detalhes dificultam e consomem tempo de modelagem. Os
modelos, ao invés de imitaram exatamente o sistema real, devem conter apenas os
elementos que contribuam para as questões em estudo. O nível de detalhes também pode
estar associado à precisão exigida dos resultados. Em um extremo, uma estação de trabalho
2