A busca por um mundo inteligente e interconectado está sendo possível graças à integração dos conceitos de simulação e Digital Twin nos processos comerciais tradicionais. A Simulação de Eventos Discretos (DES) é um desses conceitos que se enquadra nessa categoria, pois pode ser usada para modelar sistemas e operações comerciais complexos. Com a DES, é possível desenvolver simulações digitais de processos industriais e operações comerciais para obter insights comerciais ou excelência operacional. De fato, o setor de manufatura atualmente usa ferramentas de DES para aprimorar sistemas e processos complexos, como o gerenciamento da cadeia de suprimentos e os ciclos de vida da produção.
Embora a simulação de eventos discretos tenha garantido um lugar de importância nos ciclos de fabricação, ela ainda está sendo negligenciada nas operações de engenharia e na comunidade empresarial em geral. De acordo com a pesquisa, a falta de integração da DES nesses círculos se deve a uma aversão doentia à estatística por parte dos estudantes de engenharia, e os estudantes de negócios não ficam muito atrás. Além disso, os alunos geralmente ignoram a importância da análise estatística e sua importância para simplificar os processos de tomada de decisão. Esses e outros motivos pessoais têm dificultado a integração do DES nos ciclos de engenharia e negócios.
Apesar desses desafios, a simulação de eventos discretos ainda tem muito a oferecer aos estudantes de engenharia e negócios que pretendem exercer sua profissão em um mundo cada vez mais digitalizado. Para servir de incentivo e destacar a importância da SED, serão discutidos os principais motivos pelos quais a simulação de eventos discretos deve ser ensinada nas escolas de engenharia e administração.
Ao final deste artigo, os alunos compreenderão:
- O que é a simulação de eventos discretos e sua aplicação em nichos industriais de engenharia e negócios.
- A importância de ensinar e aprender sobre simulação de eventos discretos nas escolas.
- Como a DES está sendo aplicada usando estudos de caso para destacar sua aplicação e seus benefícios.
Sobre o que é a Simulação de Eventos Discretos?
A simulação de eventos discretos é um método para a modelagem de ambientes ou sistemas complexos em que os eventos ocorrem em sequências. Ela também modela as interações entre objetos e as operações do sistema dentro do sistema em que essas interações dependem do tempo. As simulações de eventos discretos também podem incluir no modelo as incertezas, as restrições e as interdependências que ocorrem entre diferentes eventos.
Um exemplo simplista da aplicação do DES é a modelagem de um sistema de pedágio em que os veículos precisam pagar uma taxa para passar pelo portão. Nesse cenário, as entidades do sistema no modelo são as estações de trabalho com caixas e a fila de veículos. O evento do sistema é a chegada e a saída do veículo que ocorre após um pagamento. Os estados do sistema que se alteram a cada evento são o número de veículos na fila e o status da estação de trabalho, que está ocupada ou não com um veículo. As variáveis aleatórias ou incertezas modeladas no sistema serão os tempos de intervalo entre as chegadas dos veículos e o tempo de serviço da estação de trabalho.
As ferramentas DES ou os aplicativos de software capturam os diferentes processos que ocorrem em torno do pedágio em eventos discretos. Isso facilita a análise de sistemas ainda mais complexos e a consideração de centenas de variáveis em um modelo de DES, e é isso que os fabricantes fazem. Na manufatura, uma ferramenta de DES é usada para criar um Digital Twin - um modelo digital de entidades físicas - de todo o sistema de manufatura. O modelo digital permite analisar os efeitos de processos adicionais, como o aumento da oferta ou da demanda do sistema. Assim, cria-se um ambiente digital valioso para avaliar os efeitos de diversos fatores em um sistema de manufatura antes de tomar decisões comerciais.
Entendendo a importância do ensino de simulação de eventos discretos em escolas de engenharia industrial
Em 2017, o Fundo Fiduciário Educacional Baker Dearing divulgou um relatório que apontava as deficiências na educação em Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática (STEM). O relatório destacou o fato de que 45% dos alunos que passaram por escolas de engenharia acreditam que o conhecimento que adquiriram é difícil de aplicar no mundo real. 61% dos alunos que passaram por institutos STEM também acreditam que o aprendizado de habilidades técnicas os teria preparado melhor para o mundo real.
Na comunidade industrial e de engenharia, o mundo real está sendo dominado por tecnologias emergentes e pela Indústria 4.0, onde a digitalização desempenha papéis importantes. Portanto, é necessária uma abordagem mais prática para preparar os alunos para esse mundo. É aí que reside a importância de ensinar técnicas de simulação de eventos discretos, análise e modelagem. Os 5 motivos pelos quais o DES deve ser ensinado nas escolas de engenharia incluem:
Preparar os alunos para um mundo do setor 4.0
O mundo está mudando para uma comunidade de coisas mais inteligente e interconectada, e isso também se aplica aos empreendimentos industriais. Atualmente, a engenharia está passando de um mundo dominado por computadores e softwares de CAD para um mundo dominado por sistemas físicos cibernéticos e pela transferência autônoma de informações, que é o que o setor 4.0 representa. Embora o projeto auxiliado por computador ainda seja um processo importante na fabricação industrial, o setor 4.0 se concentra mais na modelagem de sistemas, instalações e processos de produção completos para automatizar todas as operações industriais.
Em um mundo dominado por sistemas físicos cibernéticos, é importante o conhecimento sobre simulação de eventos discretos e a criação de ambientes Digital Twin. Integrar a simulação de eventos discretos e as ferramentas usadas para modelagem de DES nos currículos de engenharia industrial é uma melhor preparação para um futuro definido pelo Setor 4.0.
Recebendo insights de negócios
As estatísticas do US. Bureau of Labor mostram que os engenheiros industriais que optam por fazer um mestrado em administração de empresas (MBA) ganham mais do que seus colegas que não o fazem. Isso se deve ao fato de que, nos círculos industriais, o conhecimento sobre máquinas ou equipamentos não é mais suficiente para subir na carreira. As empresas agora se concentram em engenheiros que possam lidar com análises de negócios e tomar decisões informadas que levem a ROIs mais altos ou aumentem os níveis de eficiência.
Os modelos de simulação de eventos discretos são conhecidos por sua capacidade de lidar com simulações que destacam como os eventos afetam operações comerciais específicas. Esse evento pode ser a compra de novos equipamentos ou a introdução de um novo sistema de manuseio de materiais. Um modelo de DES pode simular os efeitos de eventos pendentes em operações inteiras, o que contribui para um processo de tomada de decisão mais informado.
A introdução dos conceitos de DES nas escolas de engenharia proporciona aos alunos o conhecimento necessário para criar modelos e executar simulações que fornecem uma visão real das operações comerciais. Isso ajuda os alunos a tomar melhores decisões e a atuar em diversos nichos industriais.
Geração de dados quantitativos e qualitativos para orientar as operações
As simulações de eventos discretos fornecem modelos exatos que permitem que os dados gerados por uma empresa trabalhem para ela. Isso possibilita a integração de uma abordagem orientada por dados para otimizar as atividades de pesquisa e desenvolvimento e os sistemas industriais. No mundo real, os gerentes sempre querem saber por que certos fenômenos ocorrem em um sistema real e uma compreensão profunda pode ser obtida por meio de DES.
O DES pode ser usado para modelar sistemas ou processos industriais inteiros como sequências de operações que estão sendo executadas em entidades passivas. Isso proporciona um ambiente em que eventos discretos podem ser analisados e os dados gerados podem ser usados para determinar como esse evento específico pode ser otimizado. Isso leva à geração de dados aproximados que podem ser usados para aumentar a produtividade e o desempenho da força de trabalho. Assim, um estudante de engenharia pode gerar os dados e a sequência de eventos otimizados que podem aumentar a produtividade em ambientes industriais.
Entendendo a importância do ensino da simulação de eventos discretos nas escolas de administração
Os métodos tradicionais de ensino nas escolas de administração envolvem o uso de aulas tradicionais em sala de aula e estudos de caso. Esses têm sido a espinha dorsal da transmissão de conhecimento nos programas de MBA e essas ferramentas têm valor limitado quando se trata de testar na prática o que foi aprendido em sala de aula. É nesse ponto que a simulação discreta pode ajudar a trazer o aprendizado ativo para as salas de aula de MBA por meio da simulação de sistemas físicos. Alguns dos motivos pelos quais é importante introduzir a simulação discreta em sala de aula incluem:
Aprimoramento das sessões de estratégia de negócios
A capacidade de criar modelos digitais que respondem a restrições e relacionamentos interativos cria uma plataforma para a tomada de decisões difíceis sem a necessidade de gerenciar as consequências. É isso que a integração da simulação de eventos discretos pode alcançar nos programas de MBA. Com o DES gerenciando cadeias de suprimentos, a análise dos efeitos de novos conceitos de negócios passa de simples estudos de caso para um ambiente digital real em que o aprendizado ativo é possível.
Recentemente, programas de MBA em escolas como Harvard introduziram a simulação por meio de cenários gamificados para ensinar os alunos sobre comunicação e gerenciamento de projetos. Embora esses jogos sejam úteis para promover o trabalho em equipe, eles não têm a estrutura detalhada que o DES oferece. Por exemplo, um sistema DES pode ser usado para modelar as operações comerciais exatas que ocorrem em um sistema industrial. O modelo conterá uma representação digital do equipamento, do layout do chão de fábrica, da cadeia de suprimentos, do estoque e até mesmo das variáveis de produção e relacionamento. As restrições e as variáveis adicionais também podem ser adicionadas em tempo real e seu impacto analisado.
Com esse conhecimento, os estudantes ou profissionais de negócios estarão mais bem preparados para lidar com as incertezas e as ocorrências em tempo real que podem afetar as operações comerciais no mundo real.
Aprimore a análise preditiva
A capacidade de prever com precisão como os eventos futuros afetarão os sistemas complexos proporciona às empresas a vantagem competitiva necessária para conquistar uma fatia de mercado em um espaço industrial competitivo. As simulações de eventos discretos criam modelos que podem ser usados para impulsionar a análise preditiva em sistemas complexos. É como o uso de simulações CAD para realizar análises de estresse em protótipos, mas em nível sistemático. Isso significa que os modelos DES podem ser usados para criar gêmeos digitais de operações muito complexas e incluir com precisão todos os parâmetros ou restrições que definem o sistema complexo.
Um modelo DES preciso é uma ferramenta poderosa para profissionais de desenvolvimento de negócios e gerentes de projeto. O profissional obtém uma representação digital de eventos sequenciados e a capacidade de introduzir ainda mais eventos para determinar seu impacto no sistema geral. Dessa forma, é possível obter insights comerciais sobre o melhor layout de instalação que garanta a entrega just-in-time; o aumento percentual na velocidade da cadeia de suprimentos para cumprir os prazos estabelecidos também pode ser calculado, entre outras coisas. Para aproveitar os poderes analíticos preditivos do DES, primeiro é preciso entendê-lo. Os programas de MBA podem dar o pontapé inicial no processo de aumentar a compreensão dos alunos sobre a análise preditiva e sua implementação utilizando ferramentas de simulação de eventos discretos.
Teste e integração de novas políticas de negócios
A responsabilidade de desenvolver novas políticas que possam levar a um sistema de alto desempenho recai diretamente sobre os ombros do desenvolvedor ou analista de negócios. Em muitos programas de MBA, a fase de criação e experimentação associada ao desenvolvimento de políticas de negócios é feita por meio de estudos de caso e compreensão de padrões mais antigos. Isso significa que as novas políticas ou conceitos de negócios geralmente são criados no papel, sem nenhum meio de determinar seu impacto nos sistemas existentes.
A introdução da simulação de eventos discretos nos programas de MBA pode mudar os métodos bastante limitados de ensino de desenvolvimento de políticas usando ferramentas simplificadas de simulação de negócios. Com uma ferramenta de DES, as instalações e os sistemas operacionais de negócios podem ser modelados para a introdução de políticas em tempo real. Um exemplo pode ser o gerenciamento da mudança de um chão de fábrica tradicional para uma fábrica automatizada usando recursos limitados. Nesse cenário, uma ferramenta DES pode ser usada para modelar as operações do sistema existente e analisar os efeitos da introdução de equipamentos automatizados ou procedimentos de manutenção no sistema. O resultado final será o desenvolvimento de um modelo de negócios do Setor 4.0 que destaca as operações comerciais a serem automatizadas para obter os melhores retornos.
Preparando os alunos para um cenário de negócios em constante mudança
Espera-se que o desenvolvedor ou administrador de negócios seja capaz de atuar em todos os setores em que ocorrem operações comerciais. Pode ser no setor automotivo ou no setor de saúde. O objetivo da faculdade de administração é treinar os alunos para aplicar estratégias de negócios, gerenciamento, estatística e economia para aumentar o ROI. Portanto, o aluno deve adquirir o conhecimento necessário para usar as ferramentas disponíveis para aumentar as operações comerciais.
As ferramentas de simulação de eventos discretos são exemplos de algumas das ferramentas que podem ser aplicadas em qualquer operação comercial, independentemente de seu nicho industrial. Isso ocorre porque o DES pode ser usado para modelar sistemas simples e complexos para fins de simulação. Portanto, introduzi-lo nos programas de MBA é uma excelente maneira de preparar os alunos de MBA para as mudanças de carreira que ocorrerão ao longo de suas vidas profissionais.
Conclusão
A simulação de eventos discretos está pronta para desempenhar um papel de destaque na transformação digital que está ocorrendo em todos os setores. Os motivos mencionados acima destacam a importância de integrá-la nas escolas de STEM e de negócios. De acordo com pesquisas acadêmicas, os alunos aprendem melhor por meio da aprendizagem ativa usando ferramentas tecnológicas. Assim, a integração de ferramentas de DES nas salas de aula é uma ótima opção para analisar sistemas complexos por meio da digitalização e de visualizações em 3D.
Recursos:
https://link.springer.com/article/10.1186/s41039-015-0014-0
https://www.businessstudent.com/careers/salary-outlook-mba-in-engineering/
https:// sciencecouncil.org/schools-are-ineffective-at-preparing-students-for-technical-careers/https://www.businessstudent.com/careers/salary-outlook-mba-in-engineering/
https://journals.tdl.org/absel/index.php/absel/article/view/62