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AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE OPERADORES NO TREINAMENTO COMSIMULADOR DE REALIDADE VIRTUAL FORWARDER

EVALUATION OF OPERATOR’S PERFORMANCE TRAINING WITH FORWARDER SIMULATOREduardo da Silva Lopes1 Diego de Oliveira2 Paulo Candido da Silva3 Ademar Luiz Chiquetto3

RESUMO

O uso dos simuladores de realidade virtual é a solução mais eficiente de treinamento, permitindo capacitar osoperadores rapidamente e com baixos custos. Este estudo teve por objetivo avaliar o desempenho de operadoresno treinamento com o simulador de realidade virtual Forwarder. O estudo foi desenvolvido no Centro deFormação de Operadores Florestais (CENFOR), da Universidade Estadual do Centro-Oeste, estado do Paraná,Brasil. Um grupo de 26 operadores de diferentes empresas florestais foi avaliado, no qual nenhum tinhaexperiência na operação de máquinas, sendo avaliados os seus desempenhos em diversas variáveis operacionais.Os dados foram coletados no início e no final de cada módulo operacional do treinamento no simuladorvirtual. Os resultados indicaram que os operadores tiveram maior dificuldade de executar a operação decarregamento de toras, em consequência da menor visibilidade e presença de resíduos da colheita de madeiranas pilhas de toras. A maior evolução no desempenho dos operadores durante o treinamento ocorreu emrelação à variável “colisão com os fueiros”, com ganhos médios de 85,7 e 65,9% nos módulos III e IVrespectivamente, que contemplam as operações de carregamento de toras.

Palavras-chave: treinamento; simulador de realidade virtual; extração de madeira.

ABSTRACT

The use of virtual reality simulators has become the most efficient solution for training, allowing the preparationof operators quickly and at low costs. This study evaluated the performance of operators undergoing trainingwith forwarder virtual reality simulators. The study was carried out at the Forest Operators Training Center(CENFOR) at Central Western Parana State University, Parana State, Brazil. A group of 26 operators fromdifferent forest companies were evaluated. None of the operators had experience with forest machines operation,being evaluated their performance in various operations variable. Data was collected at the beginning and atthe end of each training module of the virtual reality simulator. Results indicated that the operators had higherdifficulty to execute the log load operation, due the small visibility and logging residues over log piles. Thehigher evolution in the performance of the operators during the training had been the lower impact numberwith the machine, with average gains of 85.7 and 65.9%, in modules III and IV, respectively, which includethe operations of loading logs.

Keywords: training; reality virtual simulator; log extraction.

1. Engenheiro Florestal, Dr., Professor do Departamento de Engenharia Florestal, Universidade Estadual do Centro-Oeste, Campus de Irati, Caixa Postal 21, CEP 84500-000, Irati (PR). eslopes@irati.unicentro.br

2. Estudante do Curso de Engenheiro Florestal, Universidade Estadual do Centro-Oeste, Campus de Irati, CaixaPostal 21, CEP 84500-000, Irati (PR). Bolsista de Iniciação Científica. diegotst2007@yahoo.com.br

3. Instrutor do Centro de Formação de Operadores Florestais, Universidade Estadual do Centro-Oeste, Campus deIrati, Caixa Postal 21, CEP 84500-000, Irati (PR). cenfor@irati.unicentro.br

Recebido para publicação em 11/08/2008 e aceito em 9/11/2009.

Ciência Florestal, Santa Maria, v. 20, n. 1, p. 177-186, jan.-mar., 2010ISSN 0103-9954

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INTRODUÇÃO

A mecanização da colheita de madeiraintensificou-se significativamente no início da décadade 90, ocasionado pela abertura do mercado brasileiroà importação de máquinas e equipamentos de altatecnologia e produtividade, partindo de países demaior tradição florestal, como os escandinavos enorte-americanos (PARISE, 2006).

Segundo Lopes (2006), a mecanização trouxevários benefícios às empresas florestais brasileiras,como maior segurança e ergonomia aos operadores,maior qualidade do produto e serviço, maiorsegurança na produção, viabilidade de expansão dacapacidade operacional, transformação da mão-de-obra, viabilização do crescimento do negócio eredução de custos de produção. Entretanto, Parise eMalinovski (2002) afirmam que, a velocidade detransição entre a utilização de equipamentos de baixatecnologia para os de alta tecnologia e as diferençasentre as tecnologias empregadas nas máquinas e oconhecimento dos operadores foi significativa,gerando um Gap Tecnológico no processo demecanização florestal no Brasil. As máquinas de altatecnologia e produtividade geraram um aumento decompetitividade e, em decorrência dessa mudança,foi imposta uma nova realidade na estruturação doprocesso, não apenas novas características para aatividade, mas, sobretudo, em relação às competênciasque os operadores de máquinas para a colheita damadeira devem possuir.

Segundo Machado e Lopes (2000), a etapada extração é um dos pontos críticos da colheita damadeira, exigindo um planejamento eficiente daoperação de forma a evitar pontos de estrangulamento,levando os equipamentos à sua máxima utilização eobtendo ganhos de produtividade e redução dos custosde produção. Além disso, trata-se de uma etapainfluenciada por diversos fatores, como nível deexperiência e habilidade do operador, condições dopovoamento, características do terreno, condiçõesclimáticas, distância de extração, etc. Na extraçãoflorestal, o uso do trator florestal Forwarder tem sidointensificado, por causa da sua elevada eficiênciaoperacional, alta capacidade de carga, baixos custose menores danos ao meio ambiente, em especial emtermos de compactação do solo, comparados aosoutros sistemas de colheita da madeira utilizados nopaís.

Atualmente, diversas técnicas que visem amelhorar o desempenho das máquinas estão sendo

desenvolvidas, a fim de maximizar a produtividade ereduzir os custos de produção. Uma das formas demelhorar a eficiência das operações é a capacitaçãodos operadores por meio da oferta de treinamentos,possibilitando que estes sejam capazes de utilizar asmáquinas florestais na sua capacidade máxima.

Parise e Malinovski (2002) afirmam que ametodologia mais utilizada tem sido a combinaçãode treinamentos teóricos e práticos diretamente nasmáquinas e equipamentos. Entretanto, a utilização dospróprios equipamentos no processo de treinamentonem sempre é viável, em razão dos elevados custosocasionados pela mobilização das máquinas eequipamentos para o treinamento, os riscos deacidentes, a maior possibilidade de quebras dosequipamentos e as expectativas imediatas dosresultados de produção. Por isso, segundo Lacerda eMazon (2002), a metodologia mais eficiente detreinamento disponível é o simulador de realidadevirtual, proporcionando a capacitação de futurosoperadores de forma rápida, eficiente e com baixoscustos, além de evitar os acidentes, mobilização equebra dos equipamentos (PACKALÉN, 2001).

Sendo assim, considerando a complexidadee os altos custos da extração florestal e a tecnologiados atuais forwarders disponíveis no mercado, esteestudo teve por objetivo avaliar o desempenho deoperadores no treinamento com o simulador derealidade virtual.

MATERIAL E MÉTODO

Área de estudo

O estudo foi realizado no Centro de Formaçãode Operadores Florestais (CENFOR), doDepartamento de Engenharia Florestal daUniversidade Estadual do Centro-Oeste(UNICENTRO), em Irati, estado do Paraná. Os dadosforam obtidos durante os treinamentos realizados paraoperadores de diferentes empresas florestais do Brasil,no período de outubro de 2006 a março de 2008, sendoa carga horária total do treinamento de formação de40 horas. Foi estudada uma amostra composta por26 operadores que não tinham nenhuma experiênciana operação do Forwarder.

Equipamento utilizado

Foram utilizados dois simuladores de realidadevirtuais portáteis Forwarder da Simlog Simulation

Lopes, E. S. et al.

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Launcher, equipados com “joysticks” e instalados emmicrocomputadores, conforme mostrado na Figura 1.

Módulos avaliados

O treinamento com o simulador de realidadevirtual Forwarder (Figura 2) é composto por seismódulos operacionais. Os módulos I e II possui umacarga horária total de 12 horas e refere-se à etapapreliminar do treinamento. Os objetivos são identificar

os comandos do joystick e realizar a movimentaçãoda grua do equipamento, onde os operadoresmanuseam as toras dispostas sobre o terreno, a fimde adquirir as habilidades iniciais necessárias. Oestudo contemplou apenas os dados obtidos tomandopor base os módulos III a VI, com carga horária totalde 28 horas, que representavam as operações decarregamento e descarregamento de toras.

A descrição dos módulos operacionais dosimulador de realidade virtual Forwarder éapresentada na Tabela 1.

FIGURA 1: Treinamento de operadores com simulador virtual Forwarder.FIGURE 1: Operators training with Forwarder simulator.

Avaliação do desempenho de operadores no treinamento com simulador ...

FIGURA 2: Simulador de realidade virtual Forwarder utilizado no estudo.FIGURE 2: Virtual reality simulator Forwarder used in this study.

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Lopes, E. S. et al.

TABELA 1: Descrição dos módulos do simulador de realidade virtual avaliados no estudo.TABLE 1: Description of the modules of the reality virtual simulator evaluated in work.

Variáveis operacionais avaliadas

O desempenho médio dos operadores em cadamódulo operacional foi obtido com base em

relatórios gerados pelo software do próprio simuladorvirtual. A Tabela 2 mostra as variáveis contempladasem cada módulo, com sua respectiva descrição.

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Metas do treinamento

Antes de iniciar o treinamento propriamentedito, foram apresentadas aos operadores as metas aserem atingidas para cada variável nos diferentesmódulos operacionais. Tais metas foram estabelecidascom base na média de desempenho dos melhoresoperadores formados anteriormente, e que coincidiramcom o desempenho dos instrutores do CENFOR.

As metas tinham por objetivo estimular osoperadores a melhorarem os seus índices dedesempenho, sendo que a não obtenção dessas metas

não significava que os mesmos tivessem apresentadodesempenho abaixo do esperado. Na Tabela 3 sãoapresentadas as metas para cada variável nosdiferentes módulos operacionais analisados.

Coleta e análise de dados

Os dados foram coletados no decorrer dotreinamento em dois períodos cronológicos distintos,partindo da média de dez simulações realizadas pelosoperadores no início e ao final de cada módulooperacional, denominados de períodos pré e pós-

Avaliação do desempenho de operadores no treinamento com simulador ...

TABELA 2: Descrição das variáveis analisadas nos diferentes módulos operacionais.TABLE 2: Description of the variable analyzed in the different operational modules.

TABELA 3: Metas estabelecidas para as variáveis nos módulos de execução.TABLE 3: Goals set for the variables in the execution modules.

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treinamento. Para a obtenção do desempenho médiodos operadores nos treinamentos foi utilizada aseguinte expressão:

Em que: g (%) = ganho percentual em relação aoinício do treinamento na respectiva variável e módulo;m

2 = média no final do módulo; m

1 = média no início do

módulo.Os dados obtidos foram posteriormente

analisados pela aplicação do teste “t” para dadospareados, a fim de verificar se o desempenho médioobtido pelos operadores entre os períodos pré e pós-treinamento nos diferentes módulos operacionaisdiferem estatisticamente entre si, a 95% deprobabilidade.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Variáveis analisadas

Tempo de execução

O tempo médio consumido pelos operadoresna execução do ciclo operacional de carregamento edescarregamento nos diferentes módulos operacionaisdo simulador virtual é mostrado na Figura 2.

Como pode ser visto, houve evolução nodesempenho dos operadores entre os períodos de prée pós-treinamento, com redução no “tempo deexecução” em todos os módulos operacionais. Osoperadores consumiram um maior tempo na execuçãoda operação no módulo IV, com 108,2 segundos noperíodo de pré-treinamento, com redução para 81,4

segundos no período de pós-treinamento. O elevadotempo consumido pelos operadores em relação aosdemais módulos operacionais pode ser explicado pelomaior número de pilhas de toras dispostas sobre oterreno e pela presença de resíduos da colheita demadeira nestas pilhas. Além disso, a execução daoperação de carregamento foi dificultada em razãoda menor visibilidade do interior do compartimentode carga do Forwarder, exigindo maior habilidadepor parte do operador.

Nos módulos III e IV, que se referem àoperação de carregamento das toras, a evolução médiafoi de 34,8 e 24,8%, enquanto nos módulos V e VI(descarregamento), a evolução média foi de 31,6 e20,3% respectivamente.

O módulo VI se refere ao empilhamento dastoras sobre o terreno, em local previamentedeterminado e com a presença de toras. Apesar daoperação de descarregamento, na prática, consumirum menor tempo em relação ao carregamento, foipossível observar no simulador que essa operaçãotambém apresentou um elevado grau de dificuldade,pois, no momento do empilhamento, ocorria o“rolamento” das toras, comprometendo o tempo deexecução e a qualidade das pilhas.

Apesar do maior grau de dificuldade, o tempomédio de execução foi menor em relação ao móduloanterior, mostrando que houve evolução nodesempenho dos operadores no decorrer dotreinamento. É importante ressaltar que, os temposmédios consumidos em todos os módulos operacionaisestavam acima das metas estabelecidas para otreinamento, com exceção do módulo VI, no qual osoperadores atingiram ao final da execução do módulo.Considerando que a variável “tempo de execução”

Lopes, E. S. et al.

FIGURA 2: Desempenho médio dos operadores na variável “tempo de execução”, em segundos.FIGURE 2: Average performance of the operators in variable times of execution, in seconds.

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está diretamente correlacionada com a produtividade,verifica-se a necessidade de aumentar os tempos detreinamento nos módulos operacionais decarregamento e descarregamento, a fim de que osoperadores possam atingir as metas estabelecidas.

Erro de distância

O “erro de distância” é uma variável que serefere à distância entre as toras e a grade de proteçãodo compartimento de carga do Forwarder e a distânciaentre as toras e a linha pré-estabelecida sobre o terreno,nas operações de carregamento e descarregamento,respectivamente. Essas operações por causa do maiorgrau de dificuldade de execução exigiram dosoperadores maior coordenação motora e noçãoespacial, estando diretamente relacionada com aprodutividade e qualidade da operação.

Como pode ser observado na Figura 3, omaior “erro de distância” ocorreu nos módulos III eIV, que se referem à operação carregamento de toras,confirmando tratar-se de uma etapa com maior graude dificuldade. Tal fato pode ser explicado pela menorhabilidade dos operadores no início do treinamento e

menor visibilidade da operação em ambiente virtualde duas dimensões. É importante ressaltar que osoperadores eram instruídos no sentido de evitar bateras toras na grade de proteção do compartimento decarga da máquina, o que é comumente observado naprática, evitando assim quebras futuras doequipamento em situação real de campo.

Por outro lado, nos módulos V e VI, o “errode distância” foi reduzido de forma significativa,atingindo as metas estabelecidas, explicado pela

habilidade adquirida pelos operadores no decorrer dotreinamento e pela maior visibilidade das pilhas detoras sobre o terreno comparado às toras no interiordo compartimento de carga da máquina. O maiorganho de desempenho dos operadores no treinamentoentre os períodos pré e pós-treinamento ocorreu nomódulo III, com 48,3%, sendo reduzida nos módulosseguintes em razão da habilidade adquirida pelosoperadores. Deve-se destacar que, em situação realde operação, existe a tendência do “erro de distância”das toras serem reduzidas, tanto no compartimentode carga quanto na pilha de toras sobre o terreno, emrazão da maior visibilidade da operação em condiçãoreal de campo.

Erro de alinhamento

A Figura 4 mostra o “erro de alinhamento”das toras no compartimento de carga do Forwarder ena pilha de toras sobre o terreno nos diferentes nódulosavaliados. Como poder ser visto, apenas no móduloV, os operadores não atingiram as metas estabelecidaspara o treinamento.

É possível notar que, nos módulos III e IV,

que se referem à operação de carregamento, houveuma ligeira evolução no desempenho dos operadoresentre o início e o final do módulo, porém, o “erro dealinhamento” foi abaixo da meta estabelecida,sobretudo no módulo IV. Essa redução do erro nosmódulos pode ser explicada pela facilidade dosoperadores em alinhar as toras no interior docompartimento de carga da máquina, usando comoreferência os fueiros e a grade proteção.

Nos módulos V e VI que se referem à

Avaliação do desempenho de operadores no treinamento com simulador ...

FIGURA 3: Desempenho médio dos operadores na variável “Erro de distância”, em cm.FIGURE 3: Average performance of the operators in the variable “distance error”, in cm.

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operação de descarregamento das toras sobre oterreno, houve um acréscimo médio no “erro dealinhamento” entre os períodos avaliados, ocasionadospela maior dificuldade dos operadores em realizar essaoperação, comparado à operação de carregamento,mesmo com a habilidade adquirida nos módulosanteriores. Tal resultado mostra novamente aimportância da ampliação da carga horária detreinamento nos módulos referente aodescarregamento, que é uma operação importante eque afeta diretamente a qualidade das pilhas de torassobre o terreno e, consequentemente, a produtividadee os custos das operações de carregamento e transporteprincipal.

Inclinação das toras

A “inclinação das toras” na garra durante amovimentação da grua nas operações de carregamentoe descarregamento é uma variável de grandeimportância na avaliação do desempenho dos

operadores, estando diretamente ligada aos aspectosde segurança e desgaste do equipamento. Quantomaior o grau de inclinação, maior o risco de quedadas toras e a ocorrência de acidentes, além de causarmaior desgaste do equipamento, devendo, portanto, agarra se posicionar no centro de gravidade das torasno momento da execução das operações.

A Figura 5 mostra o erro de “inclinação dastoras” nos diferentes módulos estudados. Como podeser visto, em todos os módulos avaliados, o erro estavamuito abaixo da meta estabelecida para o treinamento,mostrando que os operadores assimilaram facilmentea execução da operação, apanhando as toras pelo seucentro de gravidade para deposição destas nocompartimento de carga da máquina ou sobre oterreno. Entretanto, foi possível observar que, osmaiores erros de “inclinação de toras” ocorreram nosmódulos III e IV, ocasionado pelo maior grau dedificuldade de execução da operação por causa domaior número de toras e resíduos presentes nas pilhasde madeira no momento do carregamento.

Lopes, E. S. et al.

FIGURA 4: Desempenho médio dos operadores na variável “Erro de Alinhamento”, em graus.FIGURE 4: Average performance of the operators in variable error of arrangement, in degrees.

FIGURA 5: Desempenho médio dos operadores na variável “Inclinação das Toras”, em graus.FIGURE 5: Average performance of the operators in variable inclination of logs, in degrees.

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Colisão com fueiros

A “colisão das toras” com os fueiros doForwarder nas operações de carregamento edescarregamento é uma variável importante a serconsiderada no treinamento, exigindo dos operadoresmaior habilidade e coordenação motora, podendocomprometer a segurança da operação e causar danosao equipamento com o aumento de sua frequência.Considerando ser baixa a ocorrência de colisões dastoras com os fueiros em treinamentos anteriores, oerro foi apresentado neste trabalho em termospercentuais, referindo-se à quantidade de colisõesocorridas no carregamento ou descarregamento emrelação ao número total de ciclos operacionaisrealizados.

Como mostrado na Figura 6, houve um ganhono desempenho dos operadores entre os períodosavaliados, com exceção do módulo VI. O “erro decolisões” estava acima da meta estabelecida em todosos módulos operacionais, sendo maior no módulo IVocasionado pela maior dificuldade de execução daoperação de carregamento e menor visibilidade quandocomparado ao descarregamento, além do erro estarcorrelacionado com o maior tempo consumido einclinação das toras neste módulo.

Apesar das dificuldades encontradas, pôde-se observar uma significativa evolução no desempenhodos operadores no decorrer do treinamento, cujosganhos percentuais ao final de cada módulo foram de85,7 e 65,9% nos módulos III e V respectivamente.Apesar da ocorrência das colisões das toras com osfueiros do compartimento de carga ser muito baixoem relação ao número médio de 600 ciclos realizadosdurante o módulo de carregamento, os operadoresforam instruídos para que a meta do treinamento sejaatingida, ou seja, que não ocorra nenhuma colisão.

Análise Estatística

A Tabela 4 mostra o desempenho médioobtido pelos operadores nos períodos pré e pós-treinamento para as diferentes variáveis e módulosestudados. Como pode ser visto, para a variável“tempo de execução”, houve diferença significativano desempenho dos operadores no decorrer dotreinamento em todos os módulos analisados (P < 5%).Deve-se ressaltar que no módulo VI, que se caracterizapela operação de descarregamento com maior graude dificuldade, o tempo médio de execução foi menorem relação ao módulo anterior, mostrando evoluçãono desempenho dos operadores no decorrer dotreinamento.

Na variável “erro de distância”, verifica-seque houve diferença significativa no desempenho dosoperadores entre os períodos avaliados nos módulosIII e VI, mostrando evolução dos operadores nomódulo operacional de treinamento. Em relação ao“erro de alinhamento” não houve diferençasignificativa no desempenho dos operadores entre osperíodos e módulos avaliados, explicado pelo maiorgrau de dificuldade dos operadores em alinhar as torasno compartimento de carga da máquina e no local deempilhamento durante as operações de carregamentoe descarregamento respectivamente. Esse resultadoconfirmou que o período de treinamento não foisuficiente a assimilação por parte dos operadores daoperação e mostrou a importância da ampliação dacarga horária de treinamento em tais módulosoperacionais.

Para a variável “inclinação de toras”, houvediferença significativa apenas no módulo III,mostrando a maior dificuldade dos operadores noinício do treinamento. Porém, com o decorrer dotreinamento e prática adquirida, o erro foi reduzido.

Avaliação do desempenho de operadores no treinamento com simulador ...

FIGURA 6: Desempenho médio dos operadores na variável “Colisão com Fueiros”, em percentagem.FIGURE 6: Average performance of the operators in variable impact with machine, in percentage.

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Por fim, pode-se observar que para a variável “colisãocom fueiros”, houve diferença significativa nodesempenho dos operadores em todos os módulos,com exceção do módulo VI, confirmando a evoluçãono desempenho dos operadores no decorrer dotreinamento.

CONCLUSÕES

Após as análises e discussão dos resultados, apresente pesquisa permitiu concluir que:

A menor visibilidade foi a principal causa dadificuldade dos operadores em executar a operaçãode carregamento das toras com qualidade,comprovada pela maior incidência de “erro dedistância”, “erro de inclinação” e “colisões com osfueiros” do compartimento de carga da máquina,devendo a carga horária do treinamento ser ampliadaneste módulo operacional.

O elevado “erro de alinhamento” das toras naspilhas dispostas sobre o terreno no momento daoperação de descarregamento afeta diretamente aqualidade, a produtividade e os custos das operaçõesseguintes de carregamento e transporte final, devendoa carga horária do treinamento também ser ampliadaneste módulo operacional.

Em todas as variáveis avaliadas, houvediferença significativa no desempenho dos operadoresentre os períodos de pré e pós-treinamento, comdestaque para o tempo de execução que estádiretamente relacionada com a produtividade daoperação.

Considerando que os operadores avaliados nãopossuíam experiência em operações florestais, o

simulador de realidade virtual Forwarder mostrou-se uma ferramenta eficiente, possibilitando contribuirpara a formação de futuros operadores em menortempo e com baixos custos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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TABELA 4: Teste de médias para os diferentes módulos operacionais.TABLE 4: Test of averages for the different operational modules.

Em que: * = significativo a 95% de probabilidade; ns = não significativo a 95% de probabilidade.

Lopes, E. S. et al.