Projeto em Cadeia de Suprimento

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1 Projeto em Cadeia de Suprimento Marcius Fabius Henriques de Carvalho (CenPRA) Elder de Oliveira Rodrigues (Unicamp) Resumo Para manter a competitividade e agilidade em um ambiente dinâmico de manufatura torna-se necessário uma constante reconfiguração da rede de produção, composta por diferentes empresas, no sentido de acompanhar a evolução do mercado consumidor. Este trabalho se propõe a discutir alguns aspectos do projeto e reconfiguração de uma rede de produção. Palavras Chave: Cadeias de Suprimento, sistemas de manufatura, projeto de redes de produção. 1. Introdução Cadeia de Suprimento pode ser definida como uma rede de entidades de negócio, autônomas ou semi-autônomas (departamentos, plantas, empresas, armazéns), responsáveis coletivamente pela busca e compra de matéria prima, manufatura e atividades de distribuição associadas com uma ou mais famílias de produtos (SIMCHI-LEVI, et al., 2000). Assim, para a conclusão de determinado produto, recursos transformadores, pertencentes a uma mesma empresa ou não, operam em cadeia sujeitos a diferentes conjuntos de restrições e objetivos. Um requisito deste ambiente, quando inserido em um mercado cada vez mais globalizado, é a velocidade com que deve se adaptar a novas necessidades dos clientes. Para tanto a configuração de produção deve evoluir na velocidade determinada pelo mercado, com conseqüente entrada e saída de empresas, e ai se inicia o conceito de empresa virtual. O objetivo de uma cadeia de suprimento, inserida no contexto de empresa virtual (EV), é aproveitar o perfil de diferentes empresas para atender as oportunidades de mercado consumidor com a maior agilidade e o menor custo (CAMARINHA-MATOS e AFSARMANESH, 1999). Assim, para acompanhar a dinâmica do mercado, uma cadeia de suprimento possui um ciclo de vida com quatro estágios: criação, operação, evolução e dissolução. Segundo Camarinha Matos e Afsarmanesh (2002), o projeto e a configuração da cadeia de suprimentos constitui-se um espaço aberto para estudo. Este trabalho enfoca a criação de uma cadeia de suprimento e métodos que auxiliem no projeto ou na determinação de sua configuração. Este documento está organizado em sete seções. Na segunda seção é analisada a evolução da organização dos sistemas de produção até o estágio atual. A seção três apresenta os conceitos básicos de manufatura celular. A seção quatro enfatiza o surgimento da organização virtual. A seção cinco mostra o passo/evolução da produção segmentada pelas empresas virtuais. A seção seis descreve algumas similaridades entre a organização celular e a organização virtual. A seção sete apresenta um coeficiente para agrupar atividades comuns. Finalmente, a seção oito conclui o estudo. ENEGEP 2003 ABEPRO 1

2 2. Evolução na forma de Organização dos Sistemas de Produção Sistemas de produção buscam contínua evolução no sentido de melhorar a produtividade e uma forma de atingir este objetivo é pela evolução de sua configuração o que requer um constante projeto. Park e Wemmerlov (1994), destacam que o projeto de sistemas de manufatura é uma atividade complexa envolvendo um número de fatores estruturais, operacionais e decisões com múltiplas restrições e objetivos conflitantes. Em uma de suas etapas de evolução, dirigida pela disponibilidade da tecnologia da época e necessidade de acompanhar os requisitos de um mercado consumidor, apareceu a tecnologia de grupo como ferramenta para organizar as informações disponíveis, acerca das similaridades entre componentes a serem produzidos, de forma a aumentar a eficiência e a flexibilidade das empresas de Manufatura, (VISWANATHAN,1995). As similaridades podem existir de maneira natural ou serem criadas durante a fase de projeto. Quando criadas visam à racionalização, redução de variedade no sentido de melhoria nos tempos de produção, redução dos estoques em processo no chão de fábrica e no aumento da flexibilidade com relação a produto e a volume além de possibilitar a produção em pequenos lotes com as vantagens de produção em massa (AKTURKS e BALKOSE, 1996). A complexidade do projeto diminui a partir da existência de similaridades entre produtos, pois permite que os recursos de produção possam ser organizados em células de produção e os produtos a serem produzidos, organizados em famílias. O resultado desta organização, conhecido como manufatura celular, apresenta os seguintes benefícios: redução do tempo de setup, aumento da taxa de utilização de máquinas com conseqüente aumento da taxa de produção, diminuição do custo de mão de obra e melhor controle do sistema de manufatura. Uma explicação simples do conceito de manufatura celular é apresentada a seguir. 3. Organização Celular da Produção A Figura 1 mostra um sistema para a produção de quatro diferentes produtos (partes) (HERAGU e KAKUTURI, 1997). A Tabela 1 mostra os roteiros de produção sendo que nas colunas estão as máquinas e nas linhas os roteiros que as partes devem percorrer no caminho de se tornarem produto final. Elementos não nulos na linha indicam a seqüência em que a parte deve ser processada, por exemplo, o produto quatro tem a primeira operação na máquina A, a segunda operação na máquina F e a terceira operação na máquina E. A Figura 1(a) mostra um possível arranjo das máquinas em um chão de fábrica para este sistema de produção. MAQUINAS P A B C D E F A R T E Fonte: (Heragu e Kakuturi, 1997) Tabela 1 - Roteiros de Produção. No sentido de organizar a produção cresce o conceito de manufatura celular que é o agrupamento de máquinas em células dedicadas a produção de um conjunto de peças. A composição das células deve ser tal que minimize o movimento intercelular das partes a serem produzidas. Uma possível configuração para o problema acima é apresentada na Figura 1(b) onde um conjunto de máquinas é agrupado em células e as partes, que percorrem estas células, agrupadas em famílias de peças. Neste contexto P1, P3 e P4 formam a família de peças processadas na célula 1 enquanto P2 a família de peça processada na célula 2. ENEGEP 2003 ABEPRO 2

3 Figura 1a - Máquinas em um chão de fábrica. Figura 1b - Máquinas agrupadas em células. 4. Organização Virtual da Produção Embora a manufatura celular tenha sido uma evolução em relação ao estado anterior, a dinâmica do mercado consumidor impulsionou a evolução tecnológica e metodológica no sentido de outros desenvolvimentos principalmente do processo de negócio. Esta evolução levou a explosão do processo produtivo, segmentando a produção de tal forma que cada segmento ou competência pertença a empresas diferentes. Para a finalização de um produto, neste novo cenário de produção, torna-se necessário a constituição de um consócio, evolutivo no tempo, no sentido de introduzir flexibilidade e rapidez no atendimento às necessidades do cliente. Este novo cenário dá origem as organizações virtuais. O processo de formação de uma Organização Virtual ou Empresa Virtual (EV) se inicia quando uma empresa identifica uma oportunidade de mercado, busca parceiros potenciais e negocia com eles a formação de um produto. Quando este produto deixa de interessar a EV é dissolvida e todos seus participantes procuram novas oportunidades de mercado (WU e SUN, 2002). Assim, empresas virtuais são, portanto, alianças temporárias de empresas que trabalham juntas para compartilhar perfis ou competências e recursos no sentido de responder às oportunidades de negócio. A formação de uma EV com dinâmica suficiente para acompanhar o mercado requer algumas condições, esquematizadas na Figura 2 (CAMARINHA-MATOS e AFSARMANESH, 2002). Existência de Universo aberto de empresas que queiram ou se sintam incentivadas a participar de um projeto. Identificação dentro deste Universo daquelas empresas com infraestrutura comum e padrão tecnológico para participarem de determinado negócio. Seleção dentro destas empresas das que, segundo algum critério, possam participar da configuração final da Empresa Virtual. Figura 2 - Formação de Empresas Virtuais. ENEGEP 2003 ABEPRO 3

4 A fase de identificação (seleção) dos parceiros não se prende somente a identificar a empresa, mas também determinar o papel (atividade) que ela irá executar na EV. Assim, todas as atividades a serem desenvolvidas (fabricação, montagem, transporte, distribuição, etc) para a realização do produto final devem ser determinadas. A escolha de uma empresa para se tornar parceira de uma EV significa a alocação de um conjunto de atividades necessárias ao desenvolvimento do produto final. Passos para formação de empresas virtuais são ilustrados na Figura 3 (WU e SUN, 2002). Figura 3 Processo de criação de Empresas Virtuais. 5. Evolução da manufatura celular para a EV A princípio, uma empresa que tenha sua produção organizada segundo Manufatura Celular (MC), impulsionada pela dinâmica do mercado, pode optar para a horizontalização da produção através da terceirização de áreas ou atividades internas. Esta terceirização tem como forma natural a transformação de cada célula de produção em uma empresa, Figura 4. Figura 4 Horizontalização da produção. Cada empresa, dentro desta nova organização de produção deve desenvolver uma atividade ou um conjunto de atividades. Entende-se por atividade uma operação ou um conjunto de operações que contribui para a formação do produto final. O transporte, uma etapa da ENEGEP 2003 ABEPRO 4

5 fabricação ou toda a fabricação se constituem em uma atividade. A questão que se coloca é qual a similaridade existente entre a organização da produção segundo MC e a organização da produção segundo EV. 6. Similaridades entre uma Organização Celular e Organização Virtual Esta seção busca experiências já consolidadas na área de manufatura celular que possam ser aplicadas ou adaptadas a formação de empresa virtual. A Figura 5 procura comparar os objetivos de uma organização celular com uma organização virtual à busca de similaridades. A seguir é apresentada uma breve discussão de cada um destes objetivos. OBJETIVO: OTIMIZAR ORGANIZAÇÃO CELULAR EMPRESA VIRTUAL * Movimento Intercelular; * N o máximo de Células; * Duplicação de Máquinas; * Custo de produção (na fábrica); * Lead Time (na fábrica). * Capacidade das máquinas; * Movimento entre Empresas; * N o máximo de Empresas; * Atividades/recursos duplicados; * Custo de produção (na cadeia); * Lead Time (na cadeia). * Utilização das atividades; Figura 5 Similaridade entre Organização Celular e Empresa Virtual. A fabricação celular é como uma cadeia produtiva dentro da fábrica. Esta conclusão é imediata uma vez que a EV surgiu da explosão da empresa/fábrica em várias outras, onde os recursos que antes existiam em várias células, que se estivessem organizadas adequadamente, indicariam o melhor caminho para a formação das novas empresas. Movimento intercelular - na fábrica: O movimento intercelular ocorre se uma peça requerer máquinas que pertencem a diferentes células de fabricação, ou seja, a peça visita duas ou mais células para se tornar produto final. O objetivo da formação celular é minimizar o número de movimento entre células visando aumentar a eficiência da produção por redução dos tempos e custo de produção. Movimento interempresa na cadeia: Uma empresa virtual é composta por um conjunto de atividades necessárias a produção. A quantidade de atividades em cada empresa virtual visa a competitividade do produto final e dependerá do produto a ser formado, do nível de serviço, custo, flexibilidade, rapidez e confiabilidade especificados para o processo de produção. Número de células de máquinas na fábrica: O número de células de máquinas dependerá de situações como: espaço do chão de fábrica, capacidade das células e quantidade de máquinas disponíveis. Número de atividades na cadeia: O número de atividades dependerá de situações como: local de instalação, custo, capacidade, distância, forma de transporte e limitações impostas pela empresa gestora da formação Virtual. Duplicação de máquinas na fábrica: Máquinas que processam peças de duas ou mais famílias de peças podem ser duplicadas. No entanto, essa é uma questão a ser avaliada segundo o custo desta decisão e os objetivos da fábrica. Custos referentes a essas opções devem ser estudados para verificar o seu efeito em toda a linha de produção. Dependendo do ENEGEP 2003 ABEPRO 5

6 caso, a transferência intercelular de peças pode até ser aceitável. Mas, caso nenhuma dessas opções possa ser realizada a solução seria a duplicação da máquina ou a remoção da peça. Atividades/recursos duplicados na cadeia: Ocorre na cadeia para atender objetivos estratégicos, por exemplo, uma montadora acredita ser conveniente a existência de dois fornecedores do mesmo produto para garantir suprimento e facilitar negociação de preço. Capacidade das máquinas na fábrica: Melhor utilização das máquinas garantindo que ela seja economicamente justificável dentro de uma célula. Utilização das Atividades na cadeia: Melhor utilização da capacidade das atividades negociadas procurando atingir as metas estabelecidas para a parceria. 7. Enfoque para solução Embora haja similaridades entre os problemas de manufatura celular e empresa virtual o objetivo de cada um dos problemas é diferente uma vez que a primeira visa o agrupamento de partes e máquinas (objetivo estrutural e objetivo operacional) em um chão de fabrica e neste processo o sentido com que as operações são percorridas pode ser importante (TAM, 1990). Já em empresa virtual o objetivo é escolher um conjunto de atividades que leve a otimizar a eficiência de toda a cadeia produtiva. A eficiência pode ser a minimização de custos ou a similaridade entre produtos. Este problema passa por: a) Identificação de um conjunto de atividades que leve ao término de um produto final ou uma família de produtos; b) Identificação de um conjunto U, em um Universo de empresas, das que podem realizar uma ou mais das atividades necessárias ao produto; c) Escolha e organização deste conjunto de empresas de forma a construir com eficiência este produto / família; d) Determinação de uma função atratividade que permita comparar desempenho e decidir ou mesmo classificar opções de soluções diferentes. O item c acima necessita do seguinte algoritmo: PASSO 1: Identificação no conjunto U dos caminhos que levam a finalização de um produto final. Obs.: Para um único produto final pode existir um conjunto de caminhos. PASSO 2: Identificação do critério a ser usado a) Se o critério é minimização de custos, escolha para cada produto final o caminho composto pelas atividades que minimize o custo total de produção; b) Se o critério é similaridade identifique, para cada dois produtos, o conjunto de caminhos com maior similaridade. Alguns comentários sobre o conceito de similaridade para a formação de cadeias de suprimentos são ilustrados a seguir. A profundidade, número de atividades que compõem um caminho, não é o elemento de maior importância na determinação de similaridade. O mesmo ocorre com o sentido e a seqüência de operações. O problema começa pela construção da ENEGEP 2003 ABEPRO 6

7 matriz produto seqüência de atividades composta de m vetores v. A j-ésima coluna deste vetor é definida como: 1, se a atividade j participa do produto i v j = 0, caso contrario A Figura 6 ilustra o conceito utilizado para determinação do coeficiente de similaridades entre caminhos de dois produtos diferentes. Para esta figura os vetores associados aos produtos P 1 e P 2 são: v 1 =(1,1,1,1,1,0) e v 2 = (0,0,1,1,0,1). A6 P 2 Pi: produto i A1 A2 A3 A4 A5 P 1 Figura 6 - Caminhos para produção de P1 e P2 Na Figura 6 o número total de atividades de um produto determina o coeficiente de similaridade entre os produtos. Assim a similaridade do produto 2 com relação ao produto 1 será: S 21 = 2 / 3 = 0,66 Para a formação de uma família de produtos basta associar os produtos com maior similaridade. Conforme tabela das seqüências de operações descritas por Samatova, et al. (2001) e baseado na Figura 6, a matriz de similaridade é calculada e apresentada na Tabela Tabela 2: Matriz de Similaridade. A Tabela 2 permite a formação de uma rede de empresas para fabricar os produtos de P1 a P20 formando famílias de produtos baseados nos coeficientes de similaridades (tabela 2) ENEGEP 2003 ABEPRO 7

8 segundo especificações previamente definidas como exemplo, número máximo de empresas participantes da rede produtiva. 8. Conclusão Este trabalho procurou tratar o problema de projeto de uma rede produtiva dentro do conceito de manufatura atual, que pressupõe a distribuição das atividades necessárias a complementação de um produto entre empresas parceiras. Discutiu as semelhanças entre este problema e o problema de manufatura celular e procurou apresentar um método para projeto de cadeias de suprimento que aproveite os conceitos de manufatura celular, contudo buscando os objetivos de produção quando se visualiza a produção como em empresa virtual. Algum progresso necessita ocorrer no sentido de estabelecer um algoritmo que extraia da matriz de similaridade o conjunto de famílias e empresas que sigam as restrições do problema. Agradecimentos: Os autores agradecem a FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) pelo auxilio financeiro. Referencias AKTURK, M. S. & BALKOSE, H. O. (1996) - Part-machine grouping using a multi-objective cluster analysis. International Journal of Production Research, Vol. 34, n.8, p CAMARINHA-MATOS, L. M. & AFSARMANESH, H. (1999) - The Virtual Enterprise Concept. In: Infrastruture for Virtual Enterprise: Networking Industrial Enterprise (L. M. Camarinha-Matos, H. Afsarmanesh (Ed.)). p Kluwer Academic Publishers, Boston. CAMARINHA-MATOS, L. M. & AFSARMANESH, H. (2002) - Dynamic Virtual Organizations, or not so dynamic?. In: Knowledge and Technology Integration in Production and Services (V. Marík, L. M. Camarinha- Matos, H. Afsarmanesh (Ed.)). p Kluwer Academic Publishers, Boston. HERAGU, S. S. & KAKUTURI, S. R. (1997) - An interactive program for machine grouping and layout. In: Manufacturing Decision Support Systems (H. R. Parsei, S. Kolli, T. R. Hanley (Ed.)). p Chapman & Hall, London. PARK, Y. T. & WEMMERLOV, U. (1994) - shop structure generator for cell formation research. International journal of production research, Vol. 32, n.10, p SAMATOVA, N. F.; POTOK, T. E. & LEUZE, M. R. (2001) Vector Space Model for the Generalized Parts Grouping Problem. Robotics and Computer Integrated Manufacturing, Vol. 17, p SIMCHI-LEVI, D.; KAMINSKY, P. & SIMCHI-LEVI E. (2000) - Designing and Managing the Supply Chain: Concepts, Strategies, and Case Studies. McGraw-Hill / Irwin, 321p. TAM, K. Y. (1990) - An Operation Sequence Based Similarity Coefficient for Part Families Formations. Journal of Manufacturing Systems, Vol. 9. n.1, p VISWANATHAN, S. (1995) - Configuring cellular manufacturing systems: a quadratic integer programming formulation and a simple interchange heuristic. International journal of production research, Vol. 33, n.2, p WU, N. & SUN, J. (2002) - Grouping the activities in virtual enterprise paradigm. Production Planning & Control, Vol. 13, n.4, p ENEGEP 2003 ABEPRO 8