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Capítulo
7 Introdução à Ciência &Tecnologia de Processos
Germano de Souza Kienbaum, Luiz Alexandre da Silva, Geilson Loureiro
Resumo
Este minicurso apresenta o estado-da-arte da pesquisa e aplicação de Ciência e Tecnologia de
Processos, termo criado para designar, sob a forma de uma única disciplina, o desenvolvimento
e aplicação de forma integrada de conhecimentos e técnicas provenientes das áreas de
Engenharia de Sistemas, Simulação de Sistemas, Gerência de Projetos e Gestão de Processos de
Negócios na solução de problemas relacionados com complexos processos de negócios
empresariais, sejam eles administrativos, industriais e/ou de prestação de serviços. Uma
abordagem unificada/integrada para modelagem, simulação e gestão de processos aplicada ao
ciclo de vida completo do desenvolvimento de modelos de processos discretos é apresentada,
como parte de um Framework para condução de estudos de C&T de Processos, e suas
potencialidades são demonstradas utilizando-se um estudo de caso real, os processos
representativos dos serviços comerciais prestados pelo Laboratório de Integração e Testes (LIT)
do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) para seus clientes industriais externos.
1. INTRODUÇÃO
As organizações modernas estão sendo constantemente requisitadas a promoverem uma melhoria
contínua de seus processos de desenvolvimento de serviços e produtos para atender a um
mercado cada vez mais exigente e competitivo, à crescente expectativa de seus clientes e aos
novos desafios que lhes são apresentados. Para atingir estes objetivos elas precisam ser eficazes
na utilização de todos os seus insumos, sejam eles energia, dinheiro, materiais, recursos
humanos, ou recursos tecnológicos cada vez mais avançados, que necessitam ser utilizados para
aperfeiçoar a gestão de seus processos. Dentre estes últimos tipos de recursos destacam-se as
ferramentas de simulação e de gerenciamento de processos de negócio.
A simulação de processos é uma ferramenta valiosa por fornecer um modo de se emular a
operação e se avaliar o desempenho de um sistema qualquer sem a necessidade de se interferir no
sistema real. Essa é uma característica vantajosa em muitos casos como, por exemplo, no estudo
de um hospital, que não pode ter suas atividades alteradas, trocadas ou paradas constantemente
apenas para coleta de dados para posterior análise. Ou de uma fábrica, cuja linha de produção
não pode ser parada a qualquer momento para teste de novas situações. Logo, quando se deseja
estudar o comportamento de sistemas complexos e caros, a simulação se apresenta como uma
alternativa atraente e viável.
Business Process Management (BPM) é uma filosofia de gestão empresarial. Seu principal
objetivo, baseado na teoria de processos, é proporcionar aos diretores de empresa os elementos
de informação correta para a alocação adequada dos recursos da organização. Isto aumentará a
sua eficiência e rentabilidade, por meio da gestão sistemática dos processos de negócios que
devem ser continuamente modelados, automatizados e integrados, monitorados e otimizados. A
gestão deve ser realizada de uma maneira rápida e flexível para proporcionar à organização uma
agilidade de negócios exigida pelo ambiente competitivo de hoje. Uma solução tecnológica para
apoiar este conceito de gestão é conhecida como Business Process Management System (BPMS).
As ferramentas de gerenciamento de processos de negócios trabalham em toda a extensão do
ciclo de vida do modelo: Modelagem, Implementação, Execução, Análise e Monitoramento. Elas
provêem um ambiente de desenvolvimento de modelos de processos bastante moderno e
avançado, compreendendo a modelagem do problema, o desenvolvimento de aplicativos para
operacionalização dos modelos e também mecanismos para seu monitoramento e controle,
visando à melhoria destes processos.
Neste documento a denominação de Ciência e Tecnologia de Processos corresponde a um
neologismo criado para designar um ramo de conhecimento transdisciplinar e inovativo, que
consiste na integração e unificação de conceitos, métodos e ferramentas usados no
desenvolvimento do ciclo de vida completo de modelos de processos discretos, a saber, a
modelagem, a simulação, a construção, a execução, a automatização e a melhoria contínua de
modelos de processos representantes do desenvolvimento de produtos ou serviços complexos.
No contexto aqui empregado este conceito foi utilizado pela primeira vez no artigo (Silva et al.
2011), como uma tradução livre para o português do conteúdo e significado do termo Design and
Process Science (SDPS 2011), embora ele possa ser entendido, assim como a sua nova versão
equivalente em inglês, Process Science and Technology, como sendo uma visão baseada em
modelos de processos do que há muito é conhecido na literatura como Engenharia Concorrente
de Sistemas (INCOSE 2011).
A C&T de Processos compreende a evolução e a aglutinação de conceitos e técnicas que já vêm
sendo utilizados há mais de uma década, como os de Engenharia de Sistemas, (Re) Engenharia
de Processos (Business Process Re-engineering), Gerência de Processos de Negócios (Business
Process Management) e Simulação de Sistemas, visando à melhoria dos processos de
desenvolvimento de produtos e serviços em geral.
A pesquisa e aplicação em C&T de Processos busca consolidar, sob a forma de uma única
disciplina, os conceitos, métodos e técnicas utilizados em diversas áreas associadas ao estudo de
processos, tais como: modelagem, gerenciamento de projetos, engenharia simultânea de
sistemas, execução e controle de processos, monitoramento, automação, simulação, gestão de
processos de negócios e melhoria contínua de processos.
Neste mini-curso inicialmente procura-se identificar e organizar os conceitos básicos sobre a
própria Ciência e Tecnologia de Processos, área do conhecimento ainda em formação, de forma a
contribuir com sua consolidação. A partir dos fundamentos conceituais enunciados propõe-se
então a criação de um Framework para a condução de estudos de Ciência e Tecnologia de
Processos, com aplicação voltada para a Engenharia Concorrente de Sistemas, em especial no
tocante à sua aplicação na área espacial.
O Framework é definido como uma abordagem unificada para a realização de estudos de C&T
de Processos, constituída por três elementos essenciais: uma arquitetura com o conhecimento
organizado sobre processos; um método para a implementação do Framework; e pelas
ferramentas computacionais que lhe servem de apoio.
Para se demonstrar as potencialidades da abordagem realiza-se ainda um estudo de caso sobre
um problema de interesse da área espacial, envolvendo os processos de serviços comerciais do
LIT, no qual são demonstradas as técnicas e ferramentas apresentadas e os modelos e aplicativos
criados auxiliar na tomada de decisão sobre este sistema.
Este mini-curso foi desenvolvido com base nos artigos (Silva et al., 2011 e Kienbaum et al.,
2012) e apresenta a seguinte estrutura: inicialmente apresenta-se na seção 2 o conceito de
Modelagem Conceitual de Processos, correspondente ao primeiro passo do processo de
modelagem, no qual a informação relevante sobre o sistema é extraída para se formar uma
imagem mental lógica do mesmo; a seção 2 define o conceito de Ciência e Tecnologia de
Processos; a seção 3 propõe uma abordagem geral e sistemática para a condução de estudos em
C&T de Processos (em inglês Framework for Process Science and Tecnology); a seção 4
apresenta uma componente central da metodologia proposta, denominada Abordagem Unificada
para Modelagem, Simulação e Gestão de Processos de Negócios; a seção 5 apresenta o estudo de
caso do LIT; a seção 6 discute os resultados parciais já obtidos e apresenta as conclusões.
2. MODELAGEM CONCEITUAL DE PROCESSOS
A modelagem conceitual é um exercício de abstração que resulta na construção de um modelo,
tendo por base um sistema real. Este processo de abstração é – na grande maioria dos casos –
uma simplificação do sistema existente, sem a qual não seria possível trabalhar com o modelo de
forma eficaz. Dessa forma, essa metodologia é um dos aspectos mais importantes (e úteis) no
desenvolvimento e uso de modelos para todas as áreas que lidam com o estudo e solução de
problemas que envolvem processos, não apenas para a simulação.
Observa-se, entretanto, que é um dos assuntos mais desconhecidos por aqueles que fazem uso de
modelagem em estudos de processos em geral. Por essa razão é importante que seus conceitos e
métodos sejam bem compreendidos por todas as entidades envolvidas nestes estudos, sejam eles
usuários, técnicos ou gestores.
O desenvolvimento de um modelo é a etapa mais importante no estudo de um sistema porque ele
impacta todas as atividades que seguem. Dentre as influências que um modelo pode ter nas
etapas posteriores de um projeto envolvendo estudos de processos, podem-se citar as seguintes:
(1) os requisitos de entradas; (2) o intervalo de tempo no qual o modelo pode ser desenvolvido;
(3) a validade do modelo, isto é, sua capacidade em representar o sistema real com um grau
mínimo de fidelidade; (4) a velocidade de execução do experimento e; (5) o grau de confiança
dos resultados obtidos do modelo. Todos esses aspectos possuem grande importância e são
afetados, em sua maior parte, na etapa inicial do ciclo de vida de um modelo de simulação. Logo,
o grau de atenção a ser conferido na etapa inicial de qualquer estudo de simulação deve ser alto.
AND
OR
Devido a pouca literatura disponível sobre o assunto, a modelagem conceitual é a parte menos
compreendida e mais menosprezada por aqueles responsáveis pela elaboração de um modelo.
Alguns trabalhos recentes da área (Onggo, 2009) já apontam a Modelagem Conceitual Unificada
(Unified Conceptual Modeling) como um dos fundamentos mais importantes num estudo de
simulação. Neste trabalho o autor advoga que o uso de uma representação padrão multifacetada
seja utilizada para a modelagem conceitual de processos, e que esta traria grandes benefícios
para o desenvolvimento dos projetos de simulação, o que pode ser estendido a outros tipos de
estudo de processos de negócio em geral.
Na presente proposta adota-se uma forma de notação gráfica denominada Unified
Communicative Modeling Diagrams (UCMD) para se elaborar um tipo de modelagem conceitual
unificada de processos contendo uma representação da lógica dos modelos, explicitando as redes
de atividades e a essência do seu comportamento dinâmico, para que dela seja possível se derivar
as demais formas de representação, tais como diagramas BPD (utilizando notação BPMN) e os
próprios modelos para simulação do processo, garantindo-se com isto a consistência entre as
diferentes formas e uma rápida implementação das mesmas nas ferramentas de simulação e de
gestão de processos de negócios. A Tabela 1 abaixo mostra os símbolos utilizados nos diagramas
UCMD juntamente com suas descrições e a Figura 1 apresenta uma rede simples de atividades
construídas usando-se estes conceitos e ícones.
Tabela 1 – Símbolos e Descrições Utilizados nos Diagramas UCMD
Description Symbol Description Symbol
Início
Caminho entidades
Fim
Fluxo de Controle / caminho de mensagens
Atividade Conector –OR Exclusivo
Filas (entidades ou mensagens)
Conector – Divisão do tipo AND
Repositório de Recursos
Sumidouro de mensagens (descarte)
Fig. 2 – Uma rede simples de atividades usando UCMD
UCMD foram designados na sua origem como USMD (Unified Simulation Modelling Diagrams)
e eles são baseados numa síntese dos diagramas ACDs, PERT e diagramas de workflow, tendo
sido criados para serem usados como uma representação gráfica uniforme para a descrição de
modelos de redes de atividades características de processos a eventos discretos, tais como
aqueles criados nas disciplinas de Gerência de Projetos, Simulação de Sistemas e Gestão de
Processos de Negócios (Travassos, 2007).
O principal conceito, presente em todas as disciplinas, é o conceito de atividade, que é definida
como aquele tipo de operação que requer um intervalo de tempo real para sua execução,
avançando desta forma o relógio sob o ponto de vista da simulação, o que resulta em descrições
mais físicas do sistema e não em representações de natureza apenas lógicas, como é geralmente o
caso quando se faz uso de fluxogramas para descrever o controle e a execução de processos.
Os demais conceitos e ícones contidos na notação UCMD foram selecionados das diversas
disciplinas que lhe deram origem, correspondendo a uma união (no sentido da teoria de
conjuntos) que deve conter “o conjunto mínimo de conceitos necessários à descrição das
atividades e interações entre as entidades executoras dos processos”. A idéia é ser capaz de
extrair o essencial da lógica dos modelos originados das diversas disciplinas, cada uma com sua
forma de representação ou notação específica. Os UCMDs poderiam, desta forma, serem
utilizados como uma base abstrata independente de notação (pseudo-modelo) para verificar o
conteúdo lógico dos modelos descritos em outros tipos de diagramas.
Com este propósito eles serão utilizados neste projeto como um importante fundamento para o
desenvolvimento de uma metodologia de modelagem unificada e de suas ferramentas de apoio.
O conjunto final de símbolos componentes do UCMD pode ainda sofrer alguma extensão, mas
um equilíbrio precisa ser mantido entre a flexibilidade da modelagem com a concisão dos
modelos criados. Idealmente este conjunto deve ser mínimo e permitir a representação dos
aspectos essenciais do modelo, devendo se criar bibliotecas de símbolos adicionais para tratar de
classes específicas de modelos e não incorporá-las na notação principal.
3. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PROCESSOS
Este ítem apresenta a fundamentação teórica utilizada para a criação do Framework para a
realização de estudos e aplicações da Ciência e Tecnologia de Processos.
2.1. Definição
Definição: Ciência e Tecnologia de Processos é uma ciência transdisciplinar que trata da
integração e da unificação de conceitos e técnicas que são originárias de diversas áreas do
conhecimento sobre modelos de processos complexos de desenvolvimento de produtos e
serviços, tais como a Engenharia (Concorrente) de Sistemas, a Gerência de Projetos, a
Modelagem e Simulação de Processos e a Gestão de Processos de Negócios, de acordo com as
seguintes diretrizes:
A Engenharia de Sistemas e a Gerência de Projetos: elas são vistas com duas
disciplinas integradas que são utilizadas para a descrição e evolução ao longo do ciclo
de vida de um modelo único de processo, denominado modelo de processos do
produto, constituído de duas partes complementares, o modelo de engenharia do
produto e o modelo de projeto. Estes modelos correspondem às diferentes formas
como o gerente de projeto e o engenheiro de sistemas tratam o produto ao longo do
desenvolvimento do seu ciclo de vida.
Modelagem e Simulação de Processos e a Gestão de Processos de Negócios são vistas
como duas disciplinas integradas para a descrição e evolução ao longo do ciclo de
vida de um modelo único do processo para a simulação e gestão da organização
produtora, denominado modelo de processos da organização, formado por duas
formas de visões complementares, o modelo para simulação e o modelo de processos
de negócios. Estes modelos são entidades virtuais concebidas simultaneamente pelo
analista de TI (ou modelador de processos) e o gestor de processos de negócios, e
juntos eles representam o modelo de processos da organização ao longo de todo o
ciclo de vida de seu desenvolvimento.
Engenharia Concorrente de Sistemas: ela é vista como a integração e unificação das
quatro disciplinas acima e de suas técnicas, utilizadas para a descrição e evolução do
modelo de processos da engenharia concorrente de sistemas, constituído pelo modelo
de processos do produto acoplado ao modelo de processos de sua organização
produtora.
Objetivando: a modelagem, a construção, a simulação, a automatização e a melhoria contínua
dos processos de engenharia concorrente de sistemas, definidos como a integração dos processos
de produção e de gestão pela organização executados para o desenvolvimento de produtos e
serviços de natureza complexa, fazendo uso de uma metodologia unificada e de suas ferramentas
de apoio.
O desenvolvimento de um estudo aplicado de Ciência e Tecnologia de Processos é um exercício
que consiste na construção e aplicação de conhecimento e técnicas unificadas (transdisciplinares)
especialmente construídas desta forma para a solução de um problema complexo envolvendo
processos discretos. A alternativa é tratar o mesmo problema fazendo-se uso de n diferentes e
usualmente independentes (multidisciplinares) áreas de conhecimento e de suas técnicas para se
obter uma visão multifacetada do sistema, baseada em modelos independentes do mesmo. A
seguir, considerando-se que estas visões são equivalentes a coordenadas independentes, elas são
justapostas para formar a visão n-dimensional do sistema ou figura total da solução do problema.
Esta é a maneira convencional com a qual a maioria dos problemas de processos é tratada,
mesmo quando eles objetivam explicitamente a formação de visões ou modelos alternativos do
sistema, devido à falta de conceitos e técnicas unificadas que permitam construir o modelo
conceitual unificado do sistema como ponto de partida do processo de modelagem e solução do
problema.
2.2. Um Framework para Ciência e Tecnologia de Processos
Um Framework para a condução de estudos de C&T de Processos (em inglês Framework for
Process Science and Technology, abreviado como α-PROS&T Framework) é definido como uma
metodologia que compreende três elementos: uma Arquitetura do Conhecimento sobre
processos, que contém o conhecimento organizado sobre os modelos estrutural e dinâmico dos
processos de desenvolvimento de produtos e serviços complexos, um Método de
Implementação, para a evolução dos modelos ao longo do seu ciclo de vida e um conjunto de
ferramentas de apoio, denominado Ambiente de Apoio, para auxiliar na condução dos estudos.
As diretrizes principais nas quais ele se baseia são:
Buscar construir modelos de processos integrados e unificados, isto é, modelos de
engenharia concorrente de sistemas, desde a concepção até o descarte final do
produto, fazendo-se uso de diferentes formas de modelos ou visões especializadas de
processos, baseadas no domínio de conhecimento dos diversos agentes envolvidos no
projeto do sistema, a saber: a visão do Analista ou Modelador do Processo, do
Engenheiro (Concorrente) de Sistemas, do Gerente do Projeto e do Gestor de
Processos de Negócios;
Usar estes modelos unificados para executar simultaneamente tanto o processo real,
isto é, a própria operação da organização produtora, fazendo uso das ferramentas de
gestão de processos de negócios, como a simulação e análise do modelo de
engenharia concorrente, constituído pelo modelo de produção e pelo modelo de
gestão da organização produtora, ao longo do ciclo de vida completo do
desenvolvimento do produto.
Os principais componentes do Framework α-ProST são descritos em detalhes a seguir:
A Arquitetura do Conhecimento
A Figura 1 mostra a arquitetura geral do conhecimento resultante da integração dos domínios do
conhecimento e das visões de modelos de processos associados com os diferentes agentes
envolvidos em um estudo de Ciência e Tecnologia de Processos. Os retângulos com cantos
arredondados correspondem aos processos de transformação, os cilindros aos bancos de dados
com a informação sobre o estado atual do modelo ou fase de seu desenvolvimento e as setas
indicam a direção do fluxo de controle ou execução do ciclo de vida ao longo do tempo.
A parte superior e inferior da figura mostra, respectivamente, o ciclo de vida do desenvolvimento
de um produto complexo e o processo de gestão da organização produtora, ambos designados
como partes complementares de um processo de negócios complete, que está dividido em fases
temporais para sua elaboração: modelagem, implementação, execução, automatização,
monitoramente, análise e melhoria contínua dos processos envolvidos em todas as operações
realizadas pela empresa.
Os processos descritos são aqueles relacionados com o Design e a engenharia do produto
(modelagem descritiva do produto), aqueles relacionados diretamente com a cadeia principal de
produção (desenvolvimento do produto), assim como aqueles representativos do apoio adicional
necessário (logística da produção) e das operações executadas pela organização produtora para a
completa gestão do processo.
Fig. 1: A Arquitetura do Conhecimento na Ciência e Tecnologia de Processos
Esta arquitetura tridimensional de conhecimento tem algumas similaridades com a que foi
proposta por Loureiro (1999) para uso em engenharia concorrente de sistemas, que mais
recentemente foi revisada em Loureiro (2010). A coordenada horizontal x mostra a evolução ao
longo do tempo dos modelos de processos representativos da engenharia concorrente de sistemas
(incluem o modelo de processos do produto e o da organização produtora); a coordenada vertical
Final execution
System’s
Definition &
Objectives
Process
Implementation
Process
Assessment
Product Model Parameters
Planning
Phase I
Deployment
Operation
Maintenance
Development Operation
Phase II Phase III
Org
an
iza
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’s
Ma
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Mental
Model
Design
Organization’s
Process Model
Product
Model
Prototyping
Manufacturing
Integration
Process
Prototype
Product
PrototypeProduct
Organization’s
Management
Process
Requirements analysis
Disposal
k2
1
0
IT Analyst
Process Modeler
Process Model Parameters
Systems
Engineer
Business
Process
Manager
Start
Process definitionsProcess
Development
Conceptual Modeling
Project
Manager Product’s Attribute &
Functional Data
Process Operational Data
Organization’s
Process
Management
System
Final Product
Communicative
Process Model
Product
Specifications
Product
Test
Process Improvement
Strategies
Product Review Data
y mostra a dualidade e a natureza simétrica destes dois tipos de modelos; finalmente, as camadas
dispostas ortogonalmente ao plano da figura levam em consideração a decomposição hierárquica
dos processos representativos do sistema real em desenvolvimento, estando vinculados com o
tipo de produto, com o grau de evolução atingido pelo protótipo e com o nível de detalhamento
com o qual o modelo está sendo representado.
As áreas sombreadas distinguem o tipo especial de conhecimento do agente envolvido naquela
fase específica do projeto ou processo. O tom cinza claro indica um perfil mais técnico, como o
de um analista de IT ou modelador de processos, mas também o de um engenheiro de sistemas;
estes perfis poderiam ser diferenciados também com cores, se for julgado necessário. O tom
cinza escuro é utilizado para indicar um perfil mais gerencial, como o de gerente de projeto ou
gestor do processo de negócios. A responsabilidade e o grau de participação de cada agente no
desenvolvimento do sistema também podem ser avaliados pelo tamanho do segmento da
coordenada vertical que cruza os diferentes tipos de domínio em qualquer instante ao longo da
evolução temporal do modelo de processos.
O Método para Implementação
O Método para Implementação divide-se em duas fases, a Modelagem Conceitual Unificada do
sistema e a Construção dos Modelos Estruturais e Dinâmicos do Processo, esta última utilizando-
se diferentes tipos de notações, de acordo com as diversas disciplinas que se pretende usar para
implementar o modelo unificado e se executar as análises comparativas com o mesmo. As
diferentes visões do modelo unificado dos processos são geradas a partir da notação UCMD, que
desempenham o papel de pseudo-modelo, isto é, uma representação abstrata e independente de
linguagens de descrição ou formas de representação específicas, que serão utilizadas na segunda
etapa da construção dos modelos, visando sua implementação dentro de cada uma das disciplinas
componentes do estudo completo de C&T de Processos.
O Método para Implementação é executado fazendo-se uso simultâneo das várias disciplinas e de
suas técnicas de uma maneira integrada em tempo real ao longo do ciclo de vida do
desenvolvimento do modelo. O uso simultâneo das técnicas a partir de um modelo unificado de
processos busca eliminar suas fraquezas e agregar seus benefícios, com base em análises
complementares sobre o sistema, de acordo com as competências específicas de cada uma das
disciplinas de origem. Deve-se pensar sobre este método de implementação como sendo uma
orquestração de diferentes serviços, cada um lidando com um aspecto específico do
conhecimento, de acordo com o tipo de agente envolvido na análise dos processos de
desenvolvimento descritivos do sistema real (produto e organização produtora). A
interoperabilidade das componentes do ambiente de apoio ao ciclo de vida de desenvolvimento
dos modelos do produto e da organização pode ser buscada através da construção de interfaces
apropriadas ou pela implementação do Framework adotando-se uma arquitetura SOA (Service
Oriented Architecture).
O Ambiente de Apoio
Todas as técnicas integradas e unificadas envolvidas em um estudo de Ciência e Tecnologia de
Processos necessitam ser auxiliadas por ferramentas computacionais, englobando desde sistemas
de apoio ao design e manufatura do produto (CAD/CAM), ambientes de auxílio ao
desenvolvimento de software (CASE), interfaces de comunicação, mecanismos de verificação,
de geração e de transcrição de modelos, de maneira a assegurar a consistência e a
compatibilidade entre diferentes formatos de modelos e a complete interoperabilidade das
ferramentas componentes do ambiente de apoio.
Esta variedade de ferramentas idealmente deve ser integrada em um ambiente de apoio capaz de
auxiliar todas as fases do ciclo de vida do desenvolvimento do modelo unificado (produto mais
organização produtora), compreendendo: a fase da modelagem do processo (mapas conceituais e
modeladores de processos); a fase de construção (sistemas de apoio a engenharia de sistemas,
gerenciadores de projetos, sistemas de simulação, sistemas de gestão de processos de negócios,
ferramentas de verificação e validação automáticas de código; a fase de execução (os aplicativos
desenvolvidos); a fase de gestão (de novo os aplicativos desenvolvidos); o processo de melhoria
contínua do modelo (ferramentas de análise, de controle de configuração e versão, ferramentas
de auxílio à modelagem conceitual, à apresentação e à documentação de modelos de processos).
Neste contexto os sistemas para simulação e gestão de processos de negócios desempenham um
papel especial no apoio à modelagem, simulação, automatização da operação o gerenciamento
dos processos relacionados com a operação do sistema real (envolvendo as operações de
produção e de gestão da organização). Os dados gerados pela operação do sistema real, que pode
estar sendo orquestrado por um sistema de gestão de processos, podem ser utilizados como dados
de entrada para a execução de corridas de um sistema de simulação, na definição dos parâmetros
de controle ou na validação dos modelos de processos em utilização.
4. A ABORDAGEM UNIFICADA PARA MODELAGEM, SIMULAÇÃO E GESTÃO POR PROCESSOS
Para explicar este conceito essencial da Ciência e Tecnologia de Processos é necessário se fazer
um histórico sobre sua formulação, documentando sua origem a partir de diversos trabalhos de
pesquisa de diferentes autores.
3.1. A Abordagem Tradicional para Gestão por Processos
O ciclo de vida tradicional do desenvolvimento de modelos para uso na gestão de processos tem
a representação apresentada em Naidoo e Muhlen (2005) ilustrada na Figura 3.
Figura 3 - Ciclo de vida do modelo na gestão de processos.
Fonte: Adaptada de Naidoo e Muhlen (2005).
O ciclo tradicional mostrado na Figura 3 se inicia com uma definição do sistema e seus objetivos
com relação ao processo do ambiente do sistema/organização para o qual está sendo projetada a
aplicação do workflow, e das regras existentes neste sistema. A especificação completa do
objetivo e a análise organizacional definem os parâmetros e as restrições para o processo.
Após a definição do sistema, o ciclo é continuado por uma fase de modelagem de toda estrutura
do processo. A finalidade da fase de modelagem é a descrição formal do processo que se deseja
analisar e/ou automatizar. Esta fase é concluída com um modelo de workflow construído e os
recursos envolvidos na execução do processo especificados. O modelo final de workflow é
definido antes do início da fase de implementação do processo.
Durante a fase de implementação, os processos especificados são transferidos para os ambientes
operacionais que podem ser manuais ou automatizados. Finalmente, o processo é executado e
monitorado em tempo real. Com a finalidade de controle, registros de acompanhamento são
gerados durante a execução dos processos, para que juntamente com a monitoração efetuada,
possam ser usados no estágio de avaliação. Na avaliação, novas diretrizes são formuladas,
baseadas nos resultados das medidas e das avaliações e é então realizada a realimentação para
uma eventual correção do modelo e melhoria do processo.
3.2. A Abordagem Integrada/Unificada para Simulação e Gestão por Processos
A Figura 4 representa todo o ciclo de vida do modelo de um processo conforme a Abordagem
Integrada para a Simulação e Gestão de Processos (Travassos, 2007).
A Figura 5 representa a nova versão modificada proposta por Silva et Al.(2011), que foi
renomeada de Abordagem Unificada para Simulação e Gestão de Processos, como forma de
diferenciação da representação anterior. Nessa versão, uma das principais modificações se
encontra na disposição de seus componentes (processos, artefatos e relacionamentos),
destacando-se a perfeita simetria da figura. Tal simetria evidencia a simplicidade e as
semelhanças entre os modelos de processos de negócios ao longo do ciclo de vida, ficando clara
a existência de um modelo único, que contém dados comuns para os modelos de simulação e
gestão de processos.
Figura 4 - Abordagem Integrada para a Simulação e Gestão de Processos
(FONTE: Travassos, et al., 2007)
Figura 5 - Abordagem Unificada para a Simulação e Gestão de Processos
(FONTE: Silva et al., 2011)
Outra modificação está na indicação dos bancos de dados (artefatos) ao longo de toda a
abordagem unificada. Dois bancos de dados são destacados, o de Modelo do Processo Unificado
e o de Resultados do Modelo. Ambos funcionam como interface de comunicação entre as
threads de Simulação e Execução, fornecendo e armazenando dados dos modelos. Alterações no
Modelo do Processo Unificado refletem nos Modelos de Simulação e nos de Gestão de
Processos, assim como também alterações nestes últimos são refletidas no Modelo do Processo
Unificado. Durante a Simulação e a Execução dos modelos dos processos, os seus resultados são
armazenados no banco de dados de Resultados do Modelo e disponibilizados para ambas as
threads. Todas essas modificações facilitam a compreensão da abordagem unificada e o
desenvolvimento de ferramentas de apoio para automatização da mesma.
Neste tipo de abordagem, integrada ou unificada, a simulação está no centro do ciclo de vida,
diferentemente da abordagem tradicional para simulação, que a coloca como uma atividade
totalmente desvinculada da atividade de execução do processo e como uma ferramenta autônoma
complementar. Neste tipo de abordagem o modelo de simulação e o modelo de execução do
processo são partes complementares de um modelo único, descrevendo tanto os aspectos
diretamente ligados à produção (modelo para simulação da produção) quanto os aspectos
relacionados com à gestão (modelo para execução e gestão) do sistema que está sendo estudado.
O início do ciclo se dá com a definição do sistema e dos objetivos a serem alcançados pelo
processo que se deseja construir. A especificação completa do objetivo e a análise organizacional
definem o produto final desta fase: o modelo conceitual, os parâmetros de controle e as restrições
para o processo.
Tendo o modelo conceitual, segue-se para a fase de modelagem do processo, cuja meta é obter
uma descrição formal do processo em estudo, definindo um modelo de workflow e os recursos
envolvidos na sua execução.
Ao final da fase de modelagem do processo, têm-se dois threads, uma para execução e
visualização da simulação (projeções de cenários) e outro para a execução e gerência automática
do processo (processo real em modo de produção). Ambas as threads são alimentadas pelo
produto da fase de implementação do processo (modelo programado). Assim, a execução da
simulação e a execução do processo utilizam sempre o mesmo modelo.
Dados colhidos em tempo real ao longo da execução do processo, servem como entrada para fase
de execução da simulação do processo. Desta forma temos uma simulação do processo mais fiel
à realidade e com projeção de cenários futuros mais confiáveis.
Os resultados das fases das duas threads (monitoramento do processo e a visualização da
simulação) fornecem informações que serão utilizadas pela fase de avaliação do processo.
A fase de avaliação do processo fornece medidas para a melhoria do modelo que por sua vez é
usada como entrada para a modelagem do processo. Assim o ciclo recomeça, formando um ciclo
iterativo.
5. ESTUDO DE CASO (PRESTAÇÃO DE SERVIÇOS COMERCIAIS DO LIT)
O Laboratório de Integração e Testes (LIT) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
é um complexo composto de diversos pequenos laboratórios localizados no mesmo edifício,
concebido para a montagem, integração e testes de artefatos espaciais da Missão Espacial
Brasileira (LIT 2011). Os principais satélites brasileiros e aqueles construídos em parcerias com
nações estrangeiras, como a China, a Argentina e os Estados Unidos, foram construídos e
testados no LIT. As unidades laboratoriais existentes no LIT estão equipadas com avançados
equipamentos de teste e dispõem de equipes especializadas (engenheiros e técnicos) altamente
qualificadas, que desempenham, até certo ponto, atividades autônomas e complementares, para
atender aos objetivos da missão espacial e às ordens de serviço provenientes do setor industrial
externo. Alguns destes laboratórios são: (EMI/EMC) Interferência Eletromagnética/ Laboratório
de Medidas de Compatilidade; Laboratório de Antenas; Laboratório de Medidas de Propriedades
de Massa; Laboratório de Metrologia; Laboratório de Qualificação de Componentes; Laboratório
de Termo Vácuo.
As atividades principais desempenhadas pelo LIT se referem ao cumprimento do Programa
Espacial Brasileiro, na parte que cabe ao INPE. A interface do LIT com o Programa Espacial é
executada por um funcionário senior, geralmente representado por um engenheiro ou um
participante de missões espaciais anteriores. Geralmente há um membro diferente designado par
cada missão espacial em andamento. A forma de comunicação com a missão especial é através
de gráficos de Gantt, que mostram os recursos alocados e as agendas de atividades para cada um
das unidades de laboratório.
Além das atividades relacionadas com o Programa Espacial, o LIT presta serviços para o setor
industrial, oferecendo o know-how adquirido em sua participação no Programa Espacial para
auxiliar o desenvolvimento do segmento tecnológico avançado da indústria nacional (LIT 2005).
Estas atividades ocorrem simultaneamente com as provenientes do programa espacial, sendo
que, quando isto acontece, estas últimas recebem uma prioridade maior, sempre que há uma
competição por recursos.
Existe um setor especial do LIT chamado PAC – Planejamento, Análise e Custos – que está
encarregado da comunicação com o cliente comercial, lidando com a avaliação da proposta (para
a geração de uma ordem de serviço), assim como com a comunicação relacionada com a
aceitação e a emissão da fatura. Outro setor, denominado Armazenagem, é responsável pela
recepção, a estocagem e o retorno do equipamento enviado para teste pelos clientes comerciais.
Um terceiro e importante setor lida com o preenchimento e controle de toda a documentação
gerada pela demanda de serviços vinda de fora.
Para o propósito deste estudo de caso, os serviços comerciais foram agrupados em três fases,
cada uma lidando com uma parte do ciclo de vida do modelo de processos do sistema, desde a
recepção da proposta, passando pela execução da ordem de serviço, até a fase final de pagamento
e emissão da fatura e do recibo pelos serviços realizados. Estas fases estão descritas em detalhe
no apêndice A que apresenta o modelo do sistema de prestação de serviços comerciais do LIT.
A fase inicial do processo de modelagem dos serviços comerciais do LIT correspondeu à
representação dos processos do sistema fazendo-se uso de diagramas do tipo ACDs e BPDs,
durante a qual os diagramas UCMD ajudaram a extrair a lógica do modelo com relação aos
recurso utilizados no laboratório e as interações entre eles para a execução das operações, isto é,
a descrição da rede de atividades realizadas pelos vários agentes participantes do processo, para
o cumprimento de suas tarefas específicas relacionadas com a prestação dos serviços. Os
modelos foram sendo construídos progressivamente fazendo-se uso dos três tipos de
representação, onde os diagramas UCMDs foram utilizados como uma forma de representação
uniforme para verificar se o conteúdo lógico do modelo estava sendo corretamente transcrito
para as outras formas de representação, assegurando a completude e a consistência dos modelos
elaborados nos formatos ACDs e BPDs.
Uma segunda fase da modelagem de processos foi feita com a utilização do modelador de
processos da ferramenta Bizagi (Bizagi 2011) para se construir os diagramas BPD, que utilizam
a notação BPMN, para fins de implementação do modelo de gestão do processo de negócios.
Neste modelo duas macros (pools) foram utilizadas, a saber uma para o cliente e outra para o
LIT, a última desta dividida em raias, representando os setores Comercial, de Documentação, a
Chefia, e os Laboratórios (um agregado das unidades laboratoriais), além do Setor de
Armazenagem. A Suite BizAgi (desenvolvimento de aplicações) foi utilizada para a criação de
uma primeira versão executável do modelo de processos de gestão, a partir do modelo criado
com o Modelador de Processos Bizagi, mas a descrição original do modelo teve que serr alterada
e complementada para que esta etapa pudesse ser realizada.
Em paralelo, o modelo de processos construído em ACDs, juntamente com a forma de
representação baseada em UCMD, foram usados para guiar a elaboração do modelo de
simulação a ser implementado utilizando o software para simulação Simprocess (Simprocess,
2011), uma vez que estes tipos de representação mostram uma melhor descrição das filas e
atividades e das interações entre os recursos internos na execução das atividades relacionadas
com os serviços prestados pelo LIT.
O próximo passo foi se determinar as distribuições estatísticas a serem usadas para se representar
a duração de cada atividade para o modelo de simulação, o que foi facilitado pelo uso da
ferramenta ExpertFit, que acompanha o Simprocess. Esta ferramenta possibilitou que os dados
reais coletados do sistema em operação, extraídos do sistema de informação eLIT, fossem
utilizados para modelar as melhores distribuições estatísticas a serem utilizadas para a duração
de cada atividade.
Os produtos obtidos até o momento com a pesquisa e o estudo de caso realizados foram: um
modelo simplificado do processo de serviços comerciais prestados LIT (atividades de apoio ao
setor industrial externo), modelados utilizando-se as notações BPMN, UCMD e ACD; as
implementações deste modelo, tanto no BPMS Suite Bizagi como no sistema de simulação
Simprocess; algumas facilidade para experimentação com o modelo de simulação, tais como as
distribuições de probabilidades modeladas para utilização na duração de cada atividade; e um
relatório técnico, documentando toda as análises e conclusões sobre o problema obtidas até o
momento.
6. CONCLUSÃO
A abordagem prática para a realização de estudos e aplicações de Ciência e Tecnologia de
Processos proposta neste trabalho está baseada em dois grandes fundamentos metodológicos: a
utilização de uma forma de representação de modelos de acordo com preceitos da Modelagem
Conceitual Unificada, denominada Diagramas Comunicativos para Modelagem Unificada, e a
implementação destes modelos utilizando uma abordagem Integrada para Simulação e Gestão de
Processos. Cada um destes fundamentos aborda uma parte do ciclo de vida dos modelos e, em
conjunto, eles cobrem todos os aspectos do seu desenvolvimento.
A realização do estudo de caso demonstrou a aplicação da abordagem prática proposta ao
processo de prestação de serviços do LIT, com a fase de modelagem sendo realizada pela
representação do sistema através dos Diagramas de Ciclo de Atividades (DCAs) e da notação
BPMN, com a questão da consistência lógica e equivalência entre modelos tratada com os
diagramas UCMD, e com a fase de implementação realizada pela aplicação das ferramentas
BizAgi (voltada para gestão de processos) e SIMPROCESS (voltada para simulação de
processos).
A escolha das duas formas de representação, DCA e BPMN, foi feita devido à facilidade de
compreensão destas notações e ao fato de que elas são padrões já consagrados em suas
respectivas áreas de aplicação e, no caso do BPMN, largamente difundido e apoiado por uma
comunidade de desenvolvedores e usuários. Outros tipos de representação de processos, como os
diagramas de atividades da UML e outros, podem também ser utilizados e seus modelos
comparados e convertidos para a representação gráfica denominada UCMD, para fins de
verificação da consistência lógica e equivalência dos modelos.
O estudo de caso conduzido com um sistema real, representado pelos serviços comerciais
prestados pelo LIT em apoio ao setor industrial brasileiro, demonstrou os benefícios da
abordagem proposta. Estes benefícios são:
Diferentes visões de modelos de processos são criadas: os diagramas BPD do modelo
unificado servem melhor para o entendimento dos processos individuais dos agentes
participantes do sistema, dos aspectos hierárquicos desta descrição e das interfaces
entre os componentes, enquanto os modelos de processos baseados em ACDs
mostram melhor o comportamento dinâmico e as interações entre os agentes para a
execução dos processos discretos por eles realizados.
O uso de formas multifacetadas e equivalentes do modelo de processos ajuda na
visualização e comunicação do problema pelos participantes do projeto, assim como
na sua documentação final.
Os aspectos essenciais do modelo são identificados desde o início do processo de
modelagem, permitindo que os aspectos complementares úteis e necessários à
elaboração dos modelos para implementação com as ferramentas de simulação e
gestão de processos de negócios sejam acrescentados aos poucos, num processo
gradual de refinamento, melhoria e verificação dos modelos ao longo do seu ciclo de
vida.
Como conseqüência e síntese do que foi dito acima, uma melhor compreensão do
problema é obtida e há uma considerável aceleração do processo de desenvolvimento
do modelo ao longo do seu ciclo de vida.
O estudo de simulação do modelo produziu uma série de resultados preliminaries, que se
mostraram consistentes com aqueles produzidos pelo sistema real, ajudando a compreender
melhor os processos de serviços comerciais prestados pelo LIT e a identificar algumas de suas
deficiências.
A metodologia empregada, na falta de um ambiente completo integrado para dar apoio à
realização de estudos em Ciência e Tecnologia de Processos, foi a utilização da notação UCMD
para a modelagem conceitual unificada do sistema, seguida do uso das notações ACDs e BPMN
para a representação dos modelos e sua implementação de forma independente nas ferramentas
Simprocess e Bizagi.
A aplicação de uma abordagem baseada na modelagem conceitual unificada desde o início do
ciclo de vida do modelo resultou até certo ponto numa sobrecarga de esforço para a realização do
processo de modelagem, representada pelos procedimentos necessários para manter a
consistência do modelo e a equivalência dos mesmos entre os diversos formatos empregados.
Este é um preço adicional que é necessário ser pago quando se aplica a metodologia utilizando-
se ferramentas de software pré-existentes e independentes. Mas, ao invés de se considerar isto
um problema adicional, é preferível vê-lo como a antecipação e a tentativa de se resolver
problemas futuros, que surgiriam ao longo do ciclo de vida do modelo e que poderiam
permanecer insolúveis, caso a metodologia tradicional de aplicação das técnicas de forma
independente (inclusive no tocante à modelagem do processo), seguida da agregação e
interpretação dos resultados, tivesse sido seguida para se encontrar uma solução global para o
problema abordado.
A sobrecarga parcial dos esforços de modelagem identificada pode ser reduzida ainda mais em
estudos futuros deste tipo se forem desenvolvidos procedimentos mais formais de verificação da
lógica e de transcrição entre modelos, apoiados por mecanismos de software, para melhorar o
processo de verificação da compatibilidade e da consistência dos modelos criados. Os autores
desta proposta defendem ainda o ponto de vista de que uma solução mais definitiva e de longo
prazo só poderá ser alcançada pelo aprofundamento da pesquisa em Ciência e Tecnologia de
Processos, especialmente nos quesitos referentes à modelagem conceitual de sistemas e a
modelagem estrutural e dinâmica de forma unificada, apoiadas por um ambiente apropriado de
software, resultando ao final numa metodologia completa e em suas ferramentas de apoio para a
condução de estudos de processos discretos complexos de forma geral. Os fundamentos e
diretrizes apresentados neste trabalho constituem apenas um primeiro passo nesta direção e serão
continuados e aprofundados em futuros trabalhos de pesquisa e difusão do conhecimento sobre o
tema.
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