CONSTRUÇÃO DE UM JOGO DE LOGÍSTICA COM O ... - … · Cabe ao jogador escolher o ponto de...

27 a 30/09/05, Gramado, RSPesquisa Operacional e o Desenvolvimento Sustentável

CONSTRUÇÃO DE UM JOGO DE LOGÍSTICA COM O USO DE DINÂMICA DE SISTEMAS

Guilherme Marques Calôba UFRJ, [email protected]

Joana Braconi da Silva

UFRJ, [email protected]

Regis da Rocha Motta UFRJ, [email protected]

Amarildo da Cruz Fernandes

UFRJ, [email protected]

Resumo

Este artigo apresenta um jogo de empresas baseado em modelos de Dinâmica de Sistemas. Diversos jogos de negócios têm sido divulgados principalmente para o público universitário. Estes simuladores, entretanto, possuem uma falha comum: não apresentar de forma clara os algoritmos utilizados para responder às decisões dos jogadores.

No ambiente de Dinâmica de Sistemas, viabilizado através do software IThink, foi possível explicitar de forma clara o Diagrama de Enlaces Causais, que exibe todas as realimentações e conseqüências da tomada de decisão, o que vem fortalecer o lado pedagógico dos jogos de empresas.

Através da ferramenta, desenvolveu-se uma interface na qual se acompanha o desenvolvimento do jogo, os indicadores de resultados, tomam-se as decisões e é possibilitado ao instrutor do jogo parametrizá-lo de forma a enfatizar um ou outro aspecto da gestão da cadeia de suprimentos, além de diferenciar as aplicações de um mesmo jogo. Palavras-chave: dinâmica de sistemas, logística, jogos de empresa Resumo em inglês

This article presents a business game based in System Dynamics´models. Many business games are used as support for courses, especially in universities. These simulators however have a common flaw: they don’t show in a clear way the algorithms used to respond to players´ decisions.

In a System Dynamics´enviroment, powered by the software Ithink, it was possible to make explicit the causal loop diagram, which shows all the feedbacks and consequences of the decision making process. This braces the pedagogic aspect of a business game.

Through this tool, an interface to support decision taking was built. Using this interface, the player can keep track of what’s happening in the game, view the performance indexes and make the decisions. It’s also possible, through the interface, for the instructor to set the parameters in order to emphasize one or another aspect of the management of the supply chain, or also make each application of the game an unique experience. Keywords: system dynamics, logistics, business games


2220

1 Introdução

Jogos de Negócios constituem geralmente uma forma mais aplicada de ensino, que exercita aspectos que aulas teóricas não conseguem alcançar. O jogo em questão opera em um ambiente de Gestão da Cadeia de Suprimentos, no qual uma empresa, comandada pelos usuários fornece um único produto a um mercado incerto.

A motivação deste jogo é emular, de forma simplificada, uma cadeia de suprimentos de uma empresa. O conceito de gestão das cadeias de suprimento e da logística integrada é tema de pesquisa intensa nos últimos anos (Bowersox e Closs, 2001). No Brasil, conforme Fleury et al (2002) a logística tem sido um tema em desenvolvimento nos últimos anos, principalmente após a liberalização de serviços públicos e incremento de competitividade em todos os setores da indústria. Como é bem divulgado no meio acadêmico (Ballou, 2001), a análise de dimensionamento e posicionamento estratégico de uma empresa em termos logísticos deve obedecer a tradeoffs existentes entre as principais funções logísticas e produtivas:

Estoque e Transporte; Armazenagem e Produção; Custo e Prazo.

A existência destes conflitos cria uma situação em que a minimização do custo logístico total

não corresponde, a princípio, com a minimização do custo de uma função logística especificamente, mas sim em um ponto de compromisso entre os ótimos locais. Este tipo de situação cria uma não-linearidade na análise, o que é muito propício exercitar através de jogos de empresa, que combinam a aplicação da teoria com a prática competitiva.

Alguns destes jogos pecam em sua concepção e apresentação, não colocando de forma clara as regras e conseqüências das tomadas de decisões, o que acaba dificultando o aprendizado e focalizando o “jogo pelo jogo”. Outros são bem estruturados, mas uma vez jogados, torna-se inviável uma repetição, uma vez que os dados são fixos e o usuário sabe que uma ação corresponderá a uma dada reação do sistema.

Com base nestas questões, e utilizando-se da dinâmica de sistemas como método de modelagem, foi criado este jogo, que basicamente coloca o usuário à frente de uma empresa, na qual deve se preocupar com diversos objetivos simultaneamente.

2 A Dinâmica de Sistemas

A Dinâmica de Sistemas teve início com a publicação do livro Industrial Dynamics (1961) por Jay Forrester. Desde então, sua aplicação se expandiu por várias áreas do conhecimento, integrando hoje a engenharia de controle e os conceitos de realimentação e auto-regulação, a cibernética e o papel da informação em sistemas de controle e a teoria da decisão em organizações humanas (Meadows, 1980).

A Dinâmica de Sistemas busca entender a evolução de um sistema ao longo do tempo e, para isso, utiliza técnicas de modelagem para sua representação. Este é um grande diferencial da Dinâmica de Sistemas com relação a outros métodos: a construção de modelos para explicitação do pensamento sobre a realidade auxilia no aprendizado organizacional e na percepção de oportunidades.

Após modelar o sistema em estudo, pode-se investigar seu comportamento ao longo do tempo, testando diferentes tipos de cenários a que o sistema real pode estar submetido, o que torna viável a identificação e avaliação de melhorias.

Pode-se dizer que o comportamento da dinâmica de um sistema é determinado pela sua estrutura, que é composta por circuitos de realimentações e atrasos (Goodman, 1989). Um circuito de realimentação ocorre quando uma primeira variável influencia uma segunda, que influencia uma enésima, que influencia novamente uma primeira. Esses circuitos são responsáveis pelos mecanismos de reforço e equilíbrio, que fazem um sistema evoluir, desintegrar-se ou permanecer estagnado. Os atrasos são efeitos de atraso ou espera que fazem com que uma ação possa produzir efeitos diferentes no tempo e no espaço.


2221

A Dinâmica de Sistemas envolve o uso de elementos básicos de modelagem como fluxos, estoques e conversores, dando um senso de fluxo dinâmico ao longo do tempo.

Com um diagrama de influências (Diagrama de Enlaces Causais) feito, pode-se desenvolver um modelo de simulação do sistema. A abordagem quantitativa permite a visualização do comportamento de variáveis ao longo do tempo, servindo para o teste de estratégias em diferentes cenários.

Como demonstrado pelo jogo apresentado nesse artigo, uma ferramenta de Dinâmica de Sistemas serve para testar as conseqüências de diferentes políticas e decisões, contribuindo assim para um melhor entendimento das melhores formas de operar o sistema.

3 A Empresa e sua Cadeia de Suprimentos A empresa possui um produto apenas, manufaturado a partir de três diferentes matérias-primas, vendido a um único mercado. O produto se promove parte através de uma fidelidade, que tende a crescer quando o produto é entregue e a se reduzir quando o produto não é entregue, e através de esforços de propaganda. O fluxo de produtos e processos de tomada de decisão na cadeia de suprimento na empresa pode ser visualizado na figura 1.

Fábrica MercadoFornecedor

Pedido MP

Demanda

VendasProdução de PA

Estoque MP

PropagandaPreço

Estoque de PA

Transporte de PATransporte MP

Fábrica MercadoFornecedor

Pedido MP

Demanda

VendasProdução de PA

Estoque MP

PropagandaPreço

Estoque de PA

Transporte de PATransporte MP

Figura 1 – Tomada de Decisão no Jogo Baseando-se nos níveis de estoque atuais e demanda, a empresa programa pedidos de matéria-prima (MP) e produção de produto acabado (PA), considerando os leadtimes de entrega de matéria-prima. A empresa deverá, também, considerar os efeitos que sua política de preços e propaganda terá no produto. Optou-se por modelar o comportamento da demanda básica da seguinte forma: D = DInic.(1+Tx.Cresc.)T.PSaz Onde D é a demanda básica;

DInic é a demanda inicial decidida na parametrização; Tx.Cresc. é a taxa de crescimento mensal da demanda; T é o tempo decorrido; e Psaz é o padrão sazonal, que ilustra variações na demanda devido a desvios sazonais conhecidos do mercado. A sazonalidade é um elemento bastante explorado na previsão de demanda, como, por exemplo, em Bowersox e Closs (2001). Considerando que o mercado cresce numa média de 5% ao ano, com um padrão sazonal bem marcado, a demanda inicial é descrita na figura 2.


2222

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25

Período (Meses)

Dem

anda

(Uni

d)

Tendencia Tendencia + Sazonalidade

Figura 2 – Demanda Inicial Naturalmente, a demanda inicial pode ser influenciada para cima ou para baixo através das estratégias de marketing da empresa, resumidas neste jogo a preço e propaganda. Além disto, influencia a demanda também um coeficiente de fidelidade, que leva a compras repetidas por um mesmo consumidor. A fidelidade é incrementada a partir da confiabilidade na entrega, ou seja, a confirmação de vendas. A perda de vendas, inversamente, destrói a fidelidade. Para calcular a demanda final da empresa, utiliza-se a seguinte expressão: DT = D.(1+Fid/4).(1+EfPropDem).(EfPreçoDem)

Onde DT é a demanda total; D é a demanda básica;

Fid é o índice de fidelidade; EfPropDem é o efeito da propaganda na demanda; e

EfPreçoDem é o efeito do preço na demanda. Considera-se que a fidelidade inicia em um patamar (30%, por exemplo) e que sempre que há

venda sem perdas o índice cresce 1%. Quando há perdas de vendas, no entanto, o índice se reduz em 20% do seu valor atual. Convencionou-se que ¼ da fidelidade se converte em aumento real de vendas, donde vem a fórmula acima.

A propaganda gera um efeito positivo nas vendas, como pode se ver na figura 3.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000

Propaganda (R$)

Efei

tos

nas

Ven

das

(%)

Figura 3 – Efeito da Propaganda nas Vendas

Verifica-se que, a partir de 40 mil reais, acréscimos na propaganda não geram aumento na

promoção, um efeito de saturação das vendas. Além disto, a propaganda possui uma característica de agir por determinado período de tempo. Convencionou-se, para este jogo, que a propaganda age por 4


2223

meses. Há necessidade de um investimento constante para deixar o produto na “mente” do consumidor.

Naturalmente, uma redução de preço acarreta um aumento de vendas, enquanto um aumento de preço leva a uma redução das vendas. Utilizou-se o conceito de preço padrão, que seria o preço comum do produto no mercado. Assim, dada uma razão entre o preço e o preço padrão verifica-se um impacto distinto na demanda. A curva empregada para este ajuste no jogo está na figura 4.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2

Preço/(Preço Padrão)

Efei

to n

a D

eman

da

Figura 4 – Efeito da Propaganda nas Vendas

Nota-se que, cobrando o dobro do preço padrão, o efeito na demanda corresponde a uma

redução de 95% da mesma. Cabe ao jogador escolher o ponto de operação no qual a margem compense a perda de demanda.

As decisões operacionais da empresa devem se remeter às funções de estoque e produção da firma. A política de estoques de matéria-prima e produção deverá ser executada e gerenciada considerando os objetivos múltiplos do jogo, e não apenas visando minimizar o custo total. A figura 5 ilustra a questão.

Max {Share, Receita, Lucro Acum, Fidelidade}

LucroAc umulado

(Preço, Vendas)

Share, Fidelidade

Custo Total

Estoque MP & PAAquisição MP

Fabricação, Propaganda

Receita Total

Max {Share, Receita, Lucro Acum, Fidelidade}

LucroAc umulado

(Preço, Vendas)

Share, Fidelidade

Custo Total

Estoque MP & PAAquisição MP

Fabricação, Propaganda

Receita Total

Figura 5 – Objetivos do Jogo

Os quatro objetivos do jogo estão dispostos na figura. São estes:

Maximizar a participação no mercado; Maximizar o índice de fidelidade no mercado; Maximizar a receita total obtida mês a mês e; Maximizar o lucro acumulado ao longo do jogo.

O peso dado a estes quatro objetivos pode variar segundo a parametrização desejada, pesando

mais no mercado (percentual de vendas e fidelidade) ou nas finanças (receita total e lucro acumulado). A figura ilustra também a composição do custo total, formado por:

Custos de Estoque de Matéria-Prima e Produto Acabado; Custos de Aquisição de Matéria-Prima; Custo de Fabricação, dividido em fixo e variável; e Investimento em propaganda.

O ambiente de jogo cria uma discussão quanto ao atendimento simultâneo dos quatro

objetivos pretendidos, através de uma atmosfera aparentemente simples.


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4 Modelagem A modelagem do jogo se deu de forma bastante intuitiva, preocupando-se em deixar na mão

do jogador as principais decisões e internalizar algumas questões operacionais. O jogo fica, desta forma, de mais alto nível, com decisões conectadas mais ao estratégico e tático que ao operacional.

A modelagem se deu no software IThink, que faz uso da Dinâmica de Sistemas para Simulação, permitindo realimentações e ciclos de compensação e reforço no modelo. O simulador é dividido em alguns módulos, a saber:

♦ Produção e Matéria-Prima; ♦ Projeção de Demanda; ♦ Financeiro e; ♦ Resultado

O último módulo é utilizado apenas internamente para calcular o desempenho do jogador no

decorrer do jogo. As decisões e suas conseqüências estão retratadas nos três primeiros módulos. O módulo de Matéria-Prima e Produção é ilustrado na figura 6.

Figura 6 – Módulo de Produção e Matéria-Prima Os elementos em vermelho são as decisões. Assim, pode-se ver que, a partir de pedidos de

matéria-prima, estas são enviadas, ficam um determinado tempo em trânsito (que poderá ser o mesmo ou não para os três componentes do produto final e entram no estoque de matéria-prima).

Baseando-se na lista de matérias-primas necessárias para produzir um produto, sabe-se a capacidade de produção, que é informada ao usuário na tela de jogo. Este estoque é minado pelo fluxo de matéria prima para produção, que é conhecido a partir da decisão de quanto deve se produzir (ordem de produção). Ilustra-se que os pedidos e estoques de matérias primas são distintos, ou seja, pode haver toneladas de estoque de aço e carência de madeira e plástico para a produção do produto acabado.

Os elementos mais à direita da figura ilustram a produção, o estoque de produto acabado e o volume vendido. Para o cálculo deste volume, deve-se ilustrar o funcionamento do módulo de projeção de demanda, que segue na figura 7.


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Figura 7 – Módulo de Projeção de Demanda

Como exposto anteriormente, a demanda possui um crescimento mensal, estipulado em 5%. Sobre esta demanda e a partir de uma demanda inicial, entra a influência de um padrão sazonal, como ilustrado na figura 2. Esta será a demanda “pura” e a dimensão do mercado (total do mercado) será dada por um múltiplo deste número, o que significa dizer que a sazonalidade atua em todo o setor analisado. A demanda é dada pela demanda pura modificada pelo efeito do preço, da propaganda e da fidelidade no volume demandado. A fidelidade e a participação percentual de vendas são mostrados em dourado, uma vez que são indicadores de desempenho do jogo.

O volume vendido, ilustrado na figura anterior, é dado pelo mínimo entre o estoque de produtos acabados e a demanda final. No caso em que o estoque não atende a demanda, há perda de vendas, resultando em redução de fidelidade e posterior redução da demanda. Note que a demanda inicial está representada em verde, o que quer dizer que poderá ser parametrizada pelo modelo.

O terceiro módulo é o financeiro, no qual vão ser dispostas as informações de custos e receitas, lucro acumulado e outros elementos pertinentes à dimensão financeira. Este módulo está na figura 8.

Figura 8 – Módulo Financeiro

A receita é dada pelo produto de preço e volume vendido. O custo unitário total é dado pela

soma de diversas parcelas, o custo fixo de produção, o custo variável total, produto do Custo Variável Unitário pelo volume de produção, custos de aquisição e estoque de matérias-primas e custos de estoque de produtos acabados, somando-se ainda o investimento em propaganda. Como mencionado na seção descritiva do jogo, a propaganda fica em efeito por quatro meses, o que está representado na estrutura de investimento, propaganda e posterior diluição do efeito da propaganda. Por simplicidade,


2226

coloca-se que o investimento em propaganda será dado por um percentual do lucro acumulado, a ser decidido pelo jogador.

Uma vez apresentada a modelagem, é interessante colocar o diagrama de enlaces causais, no qual podem ser reconhecidas as realimentações do sistema dinâmico. Este diagrama está representado na figura 9.

Lucro AcumuladoPreço

Demanda

Propaganda

Custo Total

Receita

Produção

Estoque de PA

Necessidade de MP

Estoque de MP

Custo de Estoque MP

Custo de Estoque PA

Custo Variável

- +

++

+ +

-

+

+

+ +

+

+

+

+

+

+

+

Vendas+

(R+)

(E-)

(E-)

Figura 9 – Diagrama de Enlaces Causais O diagrama ilustra os ciclos de equilíbrio e reforço no sistema. Um exemplo de ciclo de

reforço é Vendas – Receita – Lucro Acumulado – Propaganda – Demanda – Vendas. Os sinais de positivo junto às setas explicitam uma relação de reforço, ou seja, quanto maior a variável propaganda, por exemplo, maior será a demanda. O contrário também é verdadeiro, ou seja, quanto menor uma variável, menor a outra.

Um dos ciclos de equilíbrio é Lucro Acumulado – Propaganda – Custo Total – Lucro Acumulado, ou seja, quanto mais se lucra, mais se investe em propaganda, aumentando o custo total que se abate do lucro acumulado, equilibrando o sistema. O segundo fluxo de equilíbrio é Lucro Acumulado – Propaganda – Demanda – Produção – Custo Variável – Custo Total – Lucro Acumulado, ou seja, quanto mais se lucra, mais se investe em propaganda, aumentando a demanda e puxando um aumento de produção, que faz com que o custo variável de produção se eleva, o custo total por conseqüência, reduzindo o lucro acumulado.

5 Modelagem Uma das principais preocupações quando se modela um jogo é poder aplicá-lo diversas vezes

para um mesmo público, exercitando o aprendizado da teoria com o uso da prática. Muitos jogos tornam-se limitados por serem “sempre da mesma forma”, ou seja, não possuem uma configuração parametrizável.

A idéia desta modelagem é tornar o jogo bastante flexível. Para tal, todos os elementos ilustrados em verde na seção anterior, além dos valores iniciais de todos os estoques podem ser parametrizados pelo organizador do jogo.

Algumas hipóteses que podem ser aventadas: o Simplificar os pedidos da matéria prima, considerando um mesmo custo e lead-time de

entrega dos três itens, ou eliminar esta vertente do jogo, zerando custos e automatizando pedidos elevados de matéria-prima, porém sem custeá-los;

o Eliminar o fator propaganda do jogo, eliminando o investimento; o Eliminar o fator preço, fazendo com que seja sempre igual ao preço padrão.


2227

Naturalmente, o peso que se concede aos diversos fatores deverá ser analisado com cautela para produzir um jogo que remunere quem joga bem e penalize quem age de forma displicente. Além disto, os objetivos do jogo podem ser alvo da parametrização, ou seja, pode se aumentar a importância de um objetivo e até eliminar um ou mais indicadores de desempenho. A tela de parametrização está representada na figura 10.

Figura 10 – Tela de parametrização do jogo

6 Interface

A modelagem de situações pode se tornar um tanto quanto complexa e difícil de ser compreendida por aqueles que não participaram de sua construção. Nesse ponto, torna-se imprescindível que haja uma interface que facilite o entendimento do objeto de estudo. No caso dos jogos de empresa, em que se pretende passar conceitos teóricos através de um jogo, essa interface deve considerar aspectos de usabilidade do jogador para apoiá-lo na tomada das decisões. Na figura 11 a seguir, observa-se a tela inicial do jogo. Nela, o jogador pode escolher entre explorar o modelo, investigando as relações entre as variáveis, definir os parâmetros de parametrização (estoques iniciais, preço padrão, custos, etc.) ou, simplesmente, iniciar o jogo.

Figura 11 – Tela inicial


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Supondo que todos os parâmetros já foram previamente definidos, o jogador clica em “jogar”, o que o leva para a próxima tela (figura 12).

Figura 12 – Tela principal do jogo

Nesta tela, o usuário vai tomar as decisões quanto: A ordem de produção; Ao preço que praticará no dado período e; Ao percentual da receita que será investido em propaganda.

Para apoiar suas decisões, são disponibilizados em uma tabela os valores dos períodos

anteriores de: Demanda; Estoque de produto acabado; Preço; Volume vendido; Participação percentual nas vendas e; Perdas de vendas.

Além de um gráfico mostrando o lucro acumulado e a receita ao longo dos períodos de jogo. Para tomar as outras decisões do período, o jogador acessa a tela “Pedidos de matérias-

primas” através desta tela principal. A tela correspondente se encontra na figura 13 a seguir.

Figura 13 – Tela de Pedidos de matérias-primas


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É nesta tela que será decidido o quanto de cada matéria-prima – aço, madeira e plástico – serão pedidos para o período seguinte. Para auxiliar nessas decisões, o jogador conta com uma tabela com os valores dos estoques de cada uma das matérias-primas, além de um gráfico que mostra o valor dos pedidos de cada matéria-prima até aquele período.

Retornando a tela principal, para conferir seu desempenho até determinado instante de jogo, o jogador pode acessar a tela de “Demonstrativo de Resultado”. Podendo assim avaliar os valores que obteve nas seguintes variáveis:

Receita; Volume Vendido; Custo de Aquisição de matéria-prima; Custo de Estoque de matéria-prima; Custo de Estoque de Produto Acabado; Custo Fixo; Custo Variável Total; Custos e; Lucro Acumulado.

Conhecendo essas informações, o jogador pode tomar decisões para o próximo período,

realizando mudanças em sua estratégia de jogo visando a melhora de seu resultado. A tela do demonstrativo de resultado está disposta na figura 14.

Figura 14 – Tela de demonstrativo de resultado

A tela de resultado do jogo pode ser vista na figura 15, onde se visualizam os quatro

objetivos, o peso concedido a eles e a nota final.

Figura 15 – Tela com resultado final do jogo


2230

7 Conclusão

O artigo propôs um jogo de simulação da Cadeia de Suprimentos a partir da Dinâmica de Sistemas. Alguns pontos como a possibilidade de visualização do modelo e da forma como as decisões geram conseqüências para a empresa foram colocados.

Mostra-se importante o desenvolvimento de modelos que permitam ao jogador aprender com o procedimento, tornando o jogo uma ferramenta didática, e não apenas um experimento divertido.

A continuidade da pesquisa será o uso e refino do sistema, podendo-se tornar o jogo complexo a ponto de representar um painel de indicadores (Balanced Scorecard) da empresa. A lógica construtivista da dinâmica de sistemas favorece esta modelagem. A partir de um modelo inicial é possível expandi-lo até novas dimensões.

8 Bibliografia Ballou, Ronald H.. Gerenciamento da Cadeia de Suprimentos: planejamento, organização e logística empresarial. Porto Alegre, Bookman, 2001. Bowersox, D.J.; Closs, D.J.. Logística Empresarial - O Processo de Integração da Cadeia de Suprimento. São Paulo, SP: Atlas, 2001. Fleury, P. F.; Figueiredo, K. F.; Wanke, P.. Logística e Gerenciamento da Cadeia de Suprimentos. Coleção COPPEAD de Administração. Atlas, São Paulo, 2004. Fernandes, A. C. "Dinâmica de Sistemas e Business Dynamics: tratando a complexidade no ambiente de negócios". Anais do XXI ENEGEP. Salvador, BA, 2001. Forrester, J. W. Industrial Dynamics. Cambridge, MIT Press, 1961. Sterman, J. Business Dynamics - System Thinking and Modeling for a Complex World, Irwin Professional , 2000 De GEUS, Arie. Foreword: Modelling to Predict or to Learn? In: MORECROFT, John D. W. & STERMAN, John D. Modeling for Learning Organizations. Portland, Productivity Press, 1994.

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