Relatório Final. 30 de novembro de Orientador. Prof. Dr. Marcos Mendes de Oliveira Pinto. Componentes. Bruno Stupello no USP

Transcrição

1 Desenvolvimento e aplicação de método para definição da estrutura de produto de um navio tanque (SUEZMAX) com aplicação de Planejamento, Programação e Controle da Produção num estaleiro. Relatório Final 30 de novembro de 2007 Orientador Prof. Dr. Marcos Mendes de Oliveira Pinto Componentes Bruno Stupello no USP João Stefano Luna Cardoso no USP Valdir Lopes Anderson no USP

2 ÍNDICE DE TABELAS TABELA 1: DETALHAMENTO DO ESTALEIRO TABELA 2: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DO MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES TABELA 3: PARAMETRIZAÇÃO DO MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES TABELA 4: POSIÇÃO DA QUEBRA DAS SEÇÕES E NÚMERO DE ANTEPARAS E REFORÇADORES POR SEÇÃO TABELA 5: BLOCO 1 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES TABELA 6: COMPARAÇÃO ENTRE TECNOLOGIA DE CORTE TABELA 7: GUINDASTES USADOS NAS OFICINAS TABELA 8: COMPARAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS DE RECOLHIMENTO DE GRANALHA TABELA 9: QUADRO-RESUMO DOS EQUIPAMENTOS DE TRANSPORTE TABELA 10: ATIVIDADES CONTIDAS NUMA LINHA DE PAINÉIS TABELA 11: COMPARATIVO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM TABELA 12: VELOCIDADE, RENDIMENTO E CUSTO VARIÁVEL DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM TABELA 13: GEOMETRIA DA ÁREA SOLDADA POR TIPO DE CHANFRO TABELA 14: VELOCIDADES DE SOLDA CALCULADAS RACIONALMENTE TABELA 15: VELOCIDADE EFETIVA DE SOLDAGEM CALCULADA TABELA 16: ÍNDICES DE CALDEIRARIA PARA PAINÉIS E SUB-BLOCOS TABELA 17: TEMPOS DE CALDEIRARIA PARA BLOCOS TABELA 18: TEMPOS DE TRANSPORTE TABELA 19: SUB-BLOCO DO BOJO DO BLOCO TABELA 20: COMPRIMENTO DE SOLDA DO SUB-BLOCO DO BOJO E SEUS COMPONENTES TABELA 21: VELOCIDADE DE SOLDA APLICADA AOS COMPRIMENTOS DE SOLDA CALCULADOS TABELA 22: NÚMERO DE ITENS NA PARTE ESTRUTURAL DE UM NAVIO (EXEMPLO) TABELA 23: DEFINIÇÃO DOS NÍVEIS DE DEMANDA DOS ESTALEIROS TABELA 24: MODELOS DE GESTÃO DE ESTOQUE RECOMENDADOS TABELA 25: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS FABRICAÇÃO DE PARTES TABELA 26: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS FABRICAÇÃO DE PAINÉIS TABELA 27: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS MONTAGEM DE SUB-BLOCOS, BLOCOS E SEÇÕES TABELA 28: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS EDIFICAÇÃO DO NAVIO TABELA 29: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS ACABAMENTO DO NAVIO TABELA 30: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS TODOS OS PROCESSOS TABELA 31: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS TODOS OS PROCESSOS PARA DEMANDA MÉDIA TABELA 32: MODELOS DE EMISSÃO DE ORDENS E PROGRAMAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS - DEMANDA MÉDIA TABELA 33: POSICIONAMENTO DOS ELEMENTOS COM RELAÇÃO AO LPP DE POPA TABELA 34: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS TABELA 35: PROGRAMAÇÃO DAS ATIVIDADES DA EDIFICAÇÃO TABELA 36: PARTE DA ESTRUTURA ANALÍTICA DE PRODUTOS DO NAVIO PROPOSTO TABELA 37: TRANSIÇÃO ENTRE A ESTRUTURA DE PRODUTOS E O MRP TABELA 38: PARAMETRIZAÇÃO 1 PARA O MRP CADASTRAMENTO DE PRODUTOS TABELA 39: PARAMETRIZAÇÃO 2 PARA O MRP CADASTRAMENTO DE RECURSOS TABELA 40: PARAMETRIZAÇÃO 3 PARA O MRP - RELACIONAMENTO TABELA 41: PARAMETRIZAÇÃO 4 PARA O MRP - ROTEIRIZAÇÃO TABELA 42: PARAMETRIZAÇÃO 5 PARA O MRP - LEAD TIME TABELA 43: PARAMETRIZAÇÃO 6 PARA O MRP - NECESSIDADE LÍQUIDA DOS BLOCOS TABELA 44: ORDENS DE FABRICAÇÃO E COMPRA TABELA 45: DISTRIBUIÇÃO DOS RECURSOS NO TEMPO TABELA 46: PEDIDOS E FORMAÇÃO DE ESTOQUE DOS 3 CENÁRIOS DE LOTEAMENTO TABELA 47: ELEMENTOS LONGITUDINAIS E PESOS

3 TABELA 48: ELEMENTOS TRANSVERSAIS E PESOS TABELA 49: BLOCO 2 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES TABELA 50: BLOCO 3 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES TABELA 51: BLOCO 4 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES TABELA 52: BLOCO 2 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES A TABELA 53 FOI DESENVOLVIDA PARA FAZER O REFINAMENTO DAS SOLUÇÕES DO SOLVER. NA SEGUNDA LINHA APRESENTAM-SE AS VARIAÇÕES NO COMPRIMENTO DA CHAPA, E NA PRIMEIRA COLUNA, AS POSSÍVEIS POSIÇÕES DE INÍCIO DA SEÇÃO 5 (CINCO) TABELA 54: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE SOLVER TABELA 55: CADASTRAMENTO DAS ATIVIDADES NO MS PROJECT

4 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1: FLUXOGRAMA DO TRABALHO FIGURA 2: FLUXO DE INFORMAÇÕES E DECISÕES FIGURA 3: ARRANJO GERAL FIGURA 4: SEQÜÊNCIA DE MONTAGEM FIGURA 5: ILUSTRAÇÃO DA HIPÓTESE NAVIO-CAIXA FIGURA 6: DESTAQUE DO PAINEL CURVO DO SUB-BLOCO DO BOJO FIGURA 7: EXEMPLO DO BREAKDOWN DE UMA SEÇÃO DE UM NAVIO FIGURA 8: MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES FIGURA 9: DIVISÃO DE SEÇÃO COM ANTEPARAS E REFORÇADORES TRANSVERSAIS (SEM ESCALA) FIGURA 10: DETALHAMENTO DAS ESTRUTURAS TRANSVERSAIS FIGURA 11: DEFINIÇÃO DOS BLOCOS E SUB-BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA COM ANTEPARA TRANSVERSAL FIGURA 12: DEFINIÇÃO DOS BLOCOS E SUB-BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA SEM ANTEPARA TRANSVERSAL FIGURA 13: POSICIONAMENTO DOS PAINÉIS DO BLOCO FIGURA 14: SUB-BLOCOS DOS BLOCOS 2, 3, 4 E FIGURA 15: PAINÉIS DO BLOCO FIGURA 16: FLUXOGRAMA DO MATERIAL NO ESTALEIRO FIGURA 17: EXEMPLO DE MÁQUINA DE PINTURA ADQUIRIDA PELO ESTALEIRO SERMETAL EM FIGURA 18: MÁQUINAS DE PINTURA AIRLESS EM DIVERSAS CONFIGURAÇÕES FIGURA 19: MÁQUINA TRICOMPONENTE E UNIDADE DE PREPARAÇÃO DA TINTA FIGURA 20: COMPONENTES DE UMA CABINE DE PINTURA MANUAL FIGURA 21: CABINES DE JATEAMENTO AUTOMÁTICO (E) E MANUAL (D) FIGURA 22: PÓRTICO E PONTE ROLANTE FIGURA 23: PONTE ROLANTE COM VIGA SIMPLES (A) E VIGA DUPLA (B) FIGURA 24: CONTROLE REMOTO E BOTOEIRA FIGURA 25: LINHA DE PAINÉIS PLANOS FIGURA 26: LINHA DE PAINÉIS CURVOS FIGURA 27: ILUSTRAÇÃO DAS VELOCIDADES UTILIZADAS NO CÁLCULO DOS LEAD-TIMES FIGURA 28: APLICAÇÃO DO MÉTODO DE CÁLCULO DOS TEMPOS DE PROCESSOS PARA O SUB-BLOCO DO BOJO 57 FIGURA 29: HIERARQUIA DE PLANEJAMENTO E PAPEL DO PPCPE FIGURA 30: CARACTERÍSTICAS DOS MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM PROCESSOS DE MANUFATURA FIGURA 31: COMPARAÇÃO DOS MODELOS DE SISTEMA DE PRODUÇÃO FIGURA 32: COMPARAÇÃO DOS MODELOS DE GERENCIAMENTO DE ESTOQUES FIGURA 33: ESQUEMA DE MODELO DE PLANEJAMENTO AGREGADO DE PRODUÇÃO E ESTOQUES FIGURA 34: EXEMPLO DE MODELAGEM DE PROGRAMAÇÃO LINEAR (VARIÁVEIS DE DECISÃO, DADOS E FUNÇÃO OBJETIVO) FIGURA 35: EXEMPLO DE MODELAGEM DE PROGRAMAÇÃO LINEAR (RESTRIÇÕES) FIGURA 36: ESQUEMA DE MODELO DE PLANEJAMENTO TÁTICO DE PROJETOS FIGURA 37: EXEMPLO DE DIAGRAMA DE REDE PERT FIGURA 38: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL FIGURA 39: CARACTERÍSTICAS E EVOLUÇÃO DO MRP AO MRP II FIGURA 40: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO POR PROJETOS) FIGURA 41: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO CONTÍNUA, PROCESSOS CONTÍNUOS) FIGURA 42: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO CONTÍNUA, PROCESSOS DISCRETOS) FIGURA 43: EXEMPLO DE UM JOB-SHOP (FABRICAÇÃO DE PEÇAS DE METAL) FIGURA 44: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO INTERMITENTE REPETITIVA) FIGURA 45: CLASSIFICAÇÃO DOS MODELOS DE SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA DE PROGRAMAÇÃO DA PRODUÇÃO FIGURA 46: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO INTERMITENTE SOB ENCOMENDA) FIGURA 47: FRAMEWORK DE COMPREENSÃO GERAL DO PROBLEMA DE PPCPE FIGURA 48: EXEMPLO DE ESTRUTURA DE PRODUTO DE UM NAVIO PARA UM BLOCO DA CASA-DE-MÁQUINAS (FIRST MARINE INTERNATIONAL)... 93

5 FIGURA 49: EXEMPLO DE ESTRUTURA DE PRODUTO DE UM NAVIO PARA UM BLOCO DA SEÇÃO DE TANQUES (FIRST MARINE INTERNATIONAL) FIGURA 50: FLUXOGRAMA GERAL DO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DE UM NAVIO FIGURA 51: ESQUEMA DO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DE UM ESTALEIRO FIGURA 52: EXEMPLO DE LINHA DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS PLANOS (FIRST MARINE INTERNATIONAL) FIGURA 53: EXEMPLO DE LINHA DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS PLANOS (FIRST MARINE INTERNATIONAL) FIGURA 54: ESQUEMA DA CONFIGURAÇÃO LÓGICA DE UM ESTALEIRO PARA DEMANDA MÉDIA FIGURA 55: DISTRIBUIÇÃO DO MERCADO DE SOFTWARES DE PROGRAMAÇÃO E GERENCIAMENTO DE PROJETOS FIGURA 56: CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOFTWARES DE PROGRAMAÇÃO E GERENCIAMENTO DE PROJETOS FIGURA 57: METODOLOGIA APLICADA FIGURA 58: RECURSOS CONSIDERADOS NO ESTALEIRO MODELO FIGURA 59: DIVISÃO DO NAVIO EM SEÇÕES FIGURA 60: DIVISÃO EM BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA COM ANTEPARA LONGITUDINAL FIGURA 61: PRECEDÊNCIA DOS BLOCOS NA MONTAGEM DA SEÇÃO FIGURA 62: EXEMPLO DO CÓDIGO ELABORADO FIGURA 63: ENTRADA 1 PARA O PROJECT - CADASTRAMENTO FIGURA 64: ENTRADA 1 PARA O PROJECT CADASTRAMENTO (ATIVIDADES MACRO) FIGURA 65: ENTRADA 2 PARA O PROJECT DETALHES DA UTILIZAÇÃO DOS RECURSOS FIGURA 66: ENTRADA 3 PARA O PROJECT CALENDÁRIO FIGURA 67: DIAGRAMA DE REDE PARA O PROJETO - DESNIVELADO FIGURA 68: TRECHO DOS CÁLCULOS DE FOLGA LIVRE E TOTAL DO PROJETO - DESNIVELADO FIGURA 69: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (ATIVIDADES MACROS) - DESNIVELADO FIGURA 70: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (DETALHADO) - DESNIVELADO FIGURA 71: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - DESNIVELADO FIGURA 72: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - NIVELADO SEM ALTERAÇÃO DA DATA FINAL FIGURA 73: DIAGRAMA DE REDE PARA O PROJETO - NIVELADO GIGURA 74: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (ATIVIDADES MACROS) - NIVELADO FIGURA 75: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (DETALHADO) - NIVELADO FIGURA 76: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - NIVELADO FIGURA 77: COMPARAÇÃO DO ESPAÇAMENTO DE PEDIDOS PARA A LINHA DE PAINÉIS PLANOS FIGURA 78: TRÊS CENÁRIOS DAS HORAS NECESSÁRIAS PARA A MÁQUINA DE CORTE FIGURA 79: SEQÜENCIAMENTO DE EDIFICAÇÃO DO ESTALEIRO FIGURA 80: DEMANDA DE MÁQUINA DE CORTE FIGURA 81: DEMANDA DE MÁQUINA DE CORTE FILTRADO FIGURA 82: CUSTO ASSOCIADO PARA MÁQUINA DE CORTE FIGURA 83: QUANTIDADE DE MÁQUINA DE CORTE SUGERIDA FIGURA 84: CUSTO ASSOCIADO PARA CABINE DE JATEAMENTO FIGURA 85: QUANTIDADE DE CABINE DE JATEAMENTO SUGERIDA FIGURA 86: QUANTIDADE DE PINTURA DE PINTURA SUGERIDA FIGURA 87: CUSTO ASSOCIADO PARA CABINE DE JATEAMENTO FIGURA 88: QUANTIDADE DE CABINE DE JATEAMENTO SUGERIDA FIGURA 89: CUSTO ASSOCIADO PARA LINHA DE PAINÉIS CURVOS FIGURA 90: QUANTIDADE DE LINHA DE PAINÉIS CURVOS SUGERIDA FIGURA 91: CUSTO ASSOCIADO PARA PONTE ROLANTE FIGURA 92: QUANTIDADE DE PONTE ROLANTE SUGERIDA FIGURA 93: CUSTO ASSOCIADO PARA GUINDASTE FIGURA 94: CUSTO ASSOCIADO PARA CALDEIREIRO FIGURA 95: QUANTIDADE DE CALDEIREIRO SUGERIDA FIGURA 96: CUSTO ASSOCIADO PARA SOLDADOR FIGURA 97: QUANTIDADE DE SOLDADOR SUGERIDA FIGURA 98: RESUMO DA ESTIMATIVA DE RECURSOS NAS OFICINAS

6 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 9 PARTE I. METODOLOGIA PARA DEFINIÇÃO DE ESTRUTURA DE PRODUTO PARA UM NAVIO OBJETIVO DESCRIÇÃO DA EMBARCAÇÃO E DO ESTALEIRO MODELO Breve caracterização do navio considerado Estaleiro modelo METODOLOGIA DESENVOLVIDA PARA O BREAKDOWN Hipóteses Adotadas H1: Estruturas consideradas H2: Mercado Fornecedor H3: Extrapolação da Seção mestra para o Navio inteiro H4: Comprimento da Seção, Anteparas e Reforçadores transversais H5: Capacidade de Içamento Quebra do Navio Definição das Seções Definição dos Blocos e Sub-Blocos Definição dos Painéis Definição das Chapas e Reforçadores ANÁLISE DOS RECURSOS PARA A CONSTRUÇÃO Processos Equipamentos Informações extraídas da bibliografia consultada Informações de catálogos de fornecedores Entrevistas Principais aprendizados Jateamento e pintura Transporte Solda Automação da Linha de Painéis Cálculo racional da velocidade de solda CÁLCULOS DOS LEAD TIMES E DE UTILIZAÇÃO DE MÃO DE OBRA Cálculo dos tempos de processo Exemplo de cálculo de lead time para um sub-bloco Definição da capacidade de trabalho SÍNTESE DOS RESULTADOS 59 PARTE II. PLANEJAMENTO, PROGRAMAÇÃO E CONTROLE DA PRODUÇÃO E ESTOQUES NA CONSTRUÇÃO NAVAL 60

7 7. INTRODUÇÃO AO PPCPE ESTRUTURA GERAL DO PROBLEMA DE PPCPE Planejamento estratégico global e das funções da empresa Sistemas de informação transacionais para auxílio à decisão Planejamento tático Planejamento agregado da produção e estoques Produção por projetos Planejamento operacional Emissão de ordens com o Master Production Schedule (MRP) Modelagem em sistemas de produção por projetos Modelagem em sistemas de produção contínua Modelagem em sistemas de produção intermitente repetitiva Modelagem em sistemas de produção intermitente sob encomenda Framework de compreensão do problema geral CARACTERÍSTICAS DE NAVIOS E ESTALEIROS RELEVANTES PARA O PPCPE Estrutura de produto de um navio Caracterização das etapas do processo de construção Síntese: sistemas de produção associados às etapas do processo produtivo do estaleiro, por nível de demanda ESTRATÉGIA E OBJETIVOS DA OPERAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS Estratégia competitiva Objetivos e estratégia da operação MODELAGEM PARA PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS Planejamento tático Planejamento operacional Controle da produção e estoques ANÁLISE DE FERRAMENTAS DE PPCPE Softwares de gerenciamento de projetos Importância para as empresas Distribuição do mercado Comparativo dos principais softwares Recomendações para a indústria naval Softwares de Master Production Schedule (MRP) integrados a Enterprise Resources Planning (ERP) ORIENTAÇÕES GERAIS PARA A INDÚSTRIA DE CONSTRUÇÃO NAVAL BRASILEIRA Orientações gerais para os estaleiros (independente do nível de demanda) Medidas de adaptação do PPCPE de estaleiros com demanda pequena para o incremento de demanda (até equivalente a 3 navios ou mais de médio/grande porte em 12 a 18 meses) 130 PARTE III. APLICAÇÃO E ANÁLISE DE UM PROTÓTIPO DE SISTEMA DE PLANEJAMENTO OPERACIONAL DE UM ESTALEIRO OBJETIVOS 131

8 15. PREMISSAS E DEFINIÇÕES BÁSICAS Definição do estaleiro Definição da embarcação Divisão do navio em seções e blocos Definição dos processos de fabricação adotados PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO DA EDIFICAÇÃO Elaboração dos parâmetros de entrada para o MS Project Cadastramento das atividades e dos recursos Utilização dos recursos Restrições de datas Aplicação do software PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO DAS OFICINAS Elaboração dos parâmetros de entrada para o MRP Cadastramento dos produtos utilizados Cadastramento dos recursos utilizados Estrutura de produtos Roteirização dos processos Lead time de fabricação e compra Estoque inicial e política de formação de lotes Datas de utilização dos blocos no dique Aplicação da ferramenta Formação dos pedidos em lotes Definição da quantidade de recurso aplicada Metodologia Cabine de jateameto Cabine de pintura Máquina de corte Linha de painéis planos Linha de painéis curvos Ponte rolante Guindaste Caldeireiro Soldador SÍNTESE DOS RESULTADOS 181 CONCLUSÃO GERAL 183 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 185 ANEXO 188

9 Introdução O objetivo deste trabalho é estudar a gestão da construção naval do ponto de vista operacional das oficinas de um estaleiro, compreendendo os equipamentos necessários para a fabricação, a forma como se aborda o trabalho e a busca por mecanismos de otimização utilização dos recursos. A abordagem deste problema é conhecida por PPCPE - Programação, Planejamento e Controle da Produção e Estoques e trata-se de um problema suficientemente complicado para merecer muita atenção e tomar muitas horas de trabalho na indústria, especialmente nos estaleiros, que agregam uma imensa quantidade de recursos e ativos. O sucesso na prática do PPCPE é essencial para garantir a lucratividade e mesmo a sobrevivência de um estaleiro, pois dele depende o cumprimento de prazos, fundamental para a credibilidade no mercado naval. Para alcançar este objetivo, propôs-se uma revisão bibliográfica dos conceitos de PPCPE (concentrados na Parte I e Parte II) e sua aplicação em um caso real (Parte III) a programação da construção de um navio. Foi necessário para prover a capacitação do grupo cursos de softwares de programação e entrevistas com estaleiros, projetistas e fornecedores. A obtenção do projeto do navio a ser programado também demandou grande esforço, sendo conseguido graças à influência e participação ativa do orientador Prof. Dr. Marcos M. Pinto. O passo seguinte foi a busca por uma metodologia que possibilitasse a obtenção dos itens a serem construídos. Neste ponto, descobriu-se que não há um método suficientemente generalista que possa ser aplicado a todos os navios. Era essencial mergulhar no problema, definir premissas que permitissem obter uma divisão do navio em partes num nível de detalhamento adequado para mostrar a dificuldade da programação da produção, sem tornar a quantidade de trabalho exagerada para a finalidade do projeto. A Figura 1 sintetiza o Framework aplicado nessa etapa. Basicamente foram necessárias as características do navio, do estaleiro e da matéria-prima, neste trabalho limitado ao aço. 9

10 Figura 1: Fluxograma do Trabalho Junto à adoção de algumas premissas, principalmente relacionadas ao estaleiro usado como modelo, verificou-se a necessidade de estudar os processos mais relevantes e os equipamentos requisitados para realizar tais funções, problema este abordado através de nova pesquisa bibliográfica, entrevistas com fabricantes de equipamentos e profissionais de estaleiros visitados. Pôde-se então definir índices de produtividade nos processos envolvidos que foram utilizados para calcular a quantidade de trabalho envolvida na construção de cada item do navio. Os índices e os métodos construtivos foram roteirizados e parametrizados no modelo desenvolvido pelo grupo, para que se pudesse alcançar a programação das atividades do estaleiro, meta desse trabalho. A elaboração desse modelo contou novamente com a ajuda do orientador Marcos Pinto e do Prof. Dr. Miguel C. Santoro, do Departamento de Engenharia de Produção da USP. Interligando ferramentas desenvolvidas em Matlab, VBA e MS Project, a metodologia para aplicação é constituída de três grandes etapas: programação de projetos, cronograma das atividades intermitentes e avaliação da capacidade de recurso disponível. A programação do estaleiro só é alcançada quando as três etapas convergirem, como será visto adiante. 10

11 Parte I. Metodologia para definição de estrutura de produto para um navio 1. Objetivo O escopo desta seção contempla o desenvolvimento do Product Work Breakdown Structure (Estrutura analítica de Produto) de um navio, que constitui o primeiro esforço do departamento de planejamento de um estaleiro para programar a produção. Inicialmente, o assunto foi pesquisado na literatura e junto a especialistas, mas existem poucas indicações empíricas de como fazer a quebra do navio e a equipe não encontrou nenhum trabalho que formalizasse uma metodologia suficientemente detalhada de como realizar essa atividade. Por isso optou-se por desenvolver a sistemática detalhada neste documento. O estudo é teórico, à priori, podendo ser aplicado a qualquer navio e estaleiro, alterando-se para isso alguns parâmetros de entrada. A partir de um projeto estrutural da seção mestra de um Suezmax e baseando-se nas instalações de um estaleiro hipotético com porte típico da indústria naval brasileira, realizou-se a quebra desde a divisão em seções até a lista de material a ser comprada. A metodologia apresentada aqui foi desenvolvida pelo grupo e pode ser útil a estaleiros que desejem planejar e programar a construção utilizando-se de um método científico apoiado em heurísticas otimizantes. Atualmente, observou-se que no país esse processo depende exclusivamente da longa experiência dos engenheiros responsáveis e em alguns casos de metodologias importadas o que oferece pouca flexibilidade usuário. Posteriormente foi feito um estudo teórico do problema de PPCPE (Planejamento e Programação da Produção e Estoques) e desenvolveu-se uma ferramenta para auxiliar os estaleiros nessa função. 11

12 Figura 2: Fluxo de informações e decisões 2. Descrição da Embarcação e do Estaleiro Modelo 2.1. Breve caracterização do navio considerado O navio escolhido para o desenvolvimento do presente estudo é do tipo Suezmax, semelhante àqueles licitados pela Transpetro. As considerações feitas no decorrer deste documento são baseadas em um projeto da seção mestra da embarcação disponibilizado pela Kromav Engenharia. As principais dimensões do navio são as seguintes: Lpp = 245,4 m; Lwl = 250,7 m; Boca = 48,3 m; Pontal = 25,16 m; Calado = 16,76 m; DWT = t; Onde Lpp, Lwl e DWT são, respectivamente, comprimento entre perpendiculares, comprimento na linha d água e dead weight (capacidade de carga de um navio). Além disso, o navio contém duplo casco, sendo, 3,75 m correspondentes ao duplo costado e 3,30 m ao duplo fundo. O espaçamento longitudinal médio entre anteparas transversais foi estimado em 24 metros e entre os reforçadores transversais em 5,2 metros. O arranjo geral da embarcação está apresentado na Figura 3, extraída de um dos desenhos do projeto. 12

13 Figura 3: Arranjo Geral 2.2. Estaleiro modelo Para que a análise proposta fosse possível, fez-se necessária a limitação dos recursos disponíveis para a construção do navio descrito anteriormente. Dessa forma, definiu-se um estaleiro modelo tomando como base conversa com especialistas do setor e os maiores e mais importantes estaleiros do país na época da expansão propiciada pelo II Plano de Construção Naval do governo brasileiro. Assumiu-se que, dentro do estaleiro, a matéria prima seguiria o fluxo apresentado pela Figura 4. Nela observa-se também um layout ideal para a área das oficinas. 13

14 Figura 4: Seqüência de montagem A estrutura do navio foi então repartida em seções e, por sua vez, em blocos. Tal divisão foi feita de acordo com a capacidade de içamento do estaleiro, que consta na Tabela 1. As dimensões do dique 1 foram assumidas iguais ao do estaleiro Sermetal, dique esse considerado o maior da América Latina e único capaz de suportar a edificação de um navio do tipo VLCC. Tabela 1: Detalhamento do estaleiro Dados do Estaleiro L 350 Dimensões Dique 1 (m) B 65 H 8 L 155 Dimensões Dique 2 (m) B 25 H Guindastes 100 Capacidade de 2 x 40 2 x 20 2 x Içamento ( ton ) Ponte Rolante 3 x 10 2 x 7, Pórtico 2 x

15 3. Metodologia desenvolvida para o Breakdown Nessa etapa de trabalho serão descritos todos os passos seguidos para escolha de determinação das chapas e reforçadores usados na construção desse navio Hipóteses Adotadas Devido à dificuldade de encontrar informações precisas e detalhadas sobre os equipamentos de um estaleiro, foram assumidas algumas hipóteses simplificadoras no que tangem tanto ao mercado fornecedor quanto à definição da capacidade de içamento no estaleiro modelo. Essas hipóteses estão descritas a seguir H1: Estruturas consideradas Um navio é formado basicamente por chapas de aço, perfis e sistemas. Os sistemas são conjuntos de equipamentos que fazem parte do outfitting na fase construtiva. A evolução mostrou que muitos estaleiros para diminuir o tempo no cais de acabamento, fazem o préoutfitting, ou seja, instalam esses sistemas na fase de construção dos blocos, antes do lançamento do navio. Apesar da técnica consagrada, somente as estruturas em aço foram consideradas, não considerando para os cálculos nenhum outfitting. Logo todos os itens que foram desconsiderados nessa etapa, deverão ser adicionados no cais de acabamento. Todas as estruturas longitudinais e transversais estão respectivamente nas tabelas dos anexos A1.1.1 e H2: Mercado Fornecedor Como explicado no item anterior, os fornecedores de maior relevância para esse estudo, são os fornecedores de aço, ou seja, as siderúrgicas. Considerando o mercado brasileiro, identificou-se como único fornecedor de chapa grossa, chapas para construção naval, o sistema USIMINAS/COSIPA, que atende as normas das principais sociedades classificadoras. Essas chapas possuem as dimensões e características descritas abaixo. Aços de média e alta resistência, divididos em três grupos de limite de escoamento, onde o limite de escoamento garantido varia de 235MPa até 355MPa, e 4 grupos para exigência de tenacidade; 15

16 Dimensões: o Comprimento: 12 m; o Largura: 3 m; o Existem várias espessuras, mas foram consideradas as espessuras estabelecidas no projeto. (12,5 mm; 16,5 mm; 18 mm; 19 mm; 20 mm; 21 mm); Não existe no país nenhum fabricante de perfis ou reforçadores. As siderúrgicas apontam a falta de escala como principal problema para a não fabricação. A demanda nacional dessas estruturas não justifica, segundo as usinas, a inclusão dessas em suas carteiras. Portanto, com a falta no mercado nacional os estaleiros são obrigados a importar os perfis e reforçadores. O problema do mercado fornecedor brasileiro é um assunto bem amplo e não cabe ao presente estudo, porém algumas características necessitam ser tratadas H3: Extrapolação da Seção mestra para o Navio inteiro. Para a realização desse estudo, foi necessária a obtenção do projeto de um navio. A aplicação da metodologia em um projeto real tem o objetivo de facilitar a compreensão dos passos seguidos. O projeto utilizado foi fornecido pela Kromav (empresa de engenharia naval localizada no estado do Rio de Janeiro) e só contém chapas e reforçadores da seção mestra. Tentouse adquirir os detalhes das seções de proa, popa, praça de máquinas e super-estrutura, mas o tempo disponível não foi suficiente para a obtenção desses dados. Com a seção mestra tem-se o corpo médio paralelo, o qual representa aproximadamente 75% do navio. Sendo assim, adotou-se um navio-caixa, ou seja, que o corpo paralelo médio se estendesse por todo navio, inclusive na superestrutura, como mostrado na Figura 5. 16

17 Figura 5: Ilustração da hipótese navio-caixa As seções de popa e proa possuem a maioria dos painéis curvos existentes no navio. Esses são fabricados, geralmente, em linhas manuais, pois as automatizadas são pouco versáteis com um set up entre peças diferentes muito grandes, o que é comum. Na maioria das vezes, essas dificuldades não justificam essa automatização. Isso não acontece para painéis planos, onde a grande quantidade de estruturas iguais e tempo de set up baixo entre os diferentes justificam a instalação das chamadas panel lines. Conclui-se, portanto, que o tempo gasto em peças curvas é, em média, maior que nas planas. O tempo de fabricação dos painéis curvos é maior, que dos planos, como explicado acima, portanto um maior número desses últimos compensaria essa diferença. Como as seções do corpo médio paralelo são consideravelmente maiores que as seções curvas (50%), a carga de trabalho por seção fica compensada. A oficina de painéis curvos não será detalhada, ficando restrita à fabricação de poucos painéis, tais como o painel curvo do bojo mostrado na Figura 6. Sendo assim, essa extrapolação gera uma maior utilização da linha de painéis planos, o que deve ser levado em consideração no momento de analisar tal oficina. Apesar de as seções parecem idênticas, elas possuem diferenças quanto ao número de anteparas e reforçadores transversais. Isso foi considerado e será explicitado adiante. 17

18 Figura 6: Destaque do painel curvo do sub-bloco do Bojo H4: Comprimento da Seção, Anteparas e Reforçadores transversais Tendo em vista maximizar a utilização das chapas minimizando cortes e soldas e simplificar o problema de divisão de blocos, determinou-se que o comprimento dos blocos e seções seria o mais próximo possível do comprimento de uma chapa padrão, ou seja, 12 m. Porém, devido às ondulações naturais causadas pelo processo de fabricação, assumiu-se que o comprimento possa variar entre 11,90 e 11,98m. As chapas deverão ser montadas em cada painel com seu comprimento paralelo a longitudinal do navio H5: Capacidade de Içamento No item 2 foi definido um estaleiro modelo. Sendo assim a capacidade de içamento e transporte ficou determinada, tanto no dique quanto nas oficinas. Esse item determinou o peso máximo dos blocos, de 300 toneladas, a ser construído para posterior montagem das seções no dique. Para a quebra total do navio, ou seja, chapas e reforçadores, essa capacidade é indiferente. Mas para projetar os painéis, sub-blocos, blocos e seções, essa limitação é extremamente importante. 18

19 3.2. Quebra do Navio Partindo do arranjo geral do Suezmax, foi feita a primeira etapa do Work Breakdown, a divisão em seções. Com isso origina-se a divisão em blocos e sub-blocos, terminando com painéis, chapas e perfis. Todas essas etapas serão detalhadas a seguir. A Figura 7 exemplifica os passos que serão seguidos. Figura 7: Exemplo do Breakdown de uma seção de um navio Definição das Seções Definição dos Blocos e Sub-Blocos Definição dos Painéis Definição de Chapas e Reforçadores 19

20 Definição das Seções No arranjo geral (Figura 3) somente anteparas e reforçadores transversais têm suas posições determinadas. O tamanho e a posição dos blocos e seções, como explicados anteriormente, dependem do layout do estaleiro e de sua capacidade de içamento. A seguir, discorrer-se-á sobre uma metodologia para definição das posições das seções do navio proposto. Tendo em vista maximizar a utilização das chapas, evitando cortes e soldagens desnecessárias, assumiu-se que o comprimento dos blocos e das seções seria constante e o mais próximo possível do comprimento da chapa (12 metros). Devido às ondulações na chapa causadas pelo processo natural de fabricação, foi definido que seu comprimento pode variar entre 11,90 a 11,98m. Para escolher a melhor opção de comprimento de chapa e assegurar que as soldas entre seções estarão minimamente distantes das soldas dos reforçadores transversais e das anteparas, foi desenvolvido um modelo e realizada uma análise de sensibilidade. Sendo assim, além de diminuir problemas relacionados à proximidade de cordões de solda, a facilidade construtiva também foi levada em consideração. O modelo consiste em determinar a posição exata de início das seções e maximizar as distâncias entre junções de seções, reforçadores e anteparas transversais, variando, para isso, o tamanho das seções e a posição de início da seção de referência (seção 5, a qual deve-se garantir possuir somente uma antepara das duas possíveis em sua proximidade, afim de não ultrapassar a capacidade de içamento do estaleiro). A formulação matemática do modelo consta na Figura 8. Devido à falta de detalhamento do projeto, foram estimadas as quantidades e as posições dos reforçadores para as seções 1, 2, 3, 4, 21 e da superestrutura, de maneira a possuir o menor número possível desde que o espaçamento entre elas não fosse maior do que no corpo paralelo médio (5,2m). Essa aproximação foi considerada em todas as etapas do trabalho e não compromete a análise. 20