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

tion

’s

Ma

na

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ro

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ss

Mo

de

ling

Pro

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En

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ro

ce

ss

Mo

de

ling

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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