Planejamento com PERT/CPM e otimização do fluxo de movimentação: Estudo em um laboratório de microbiologia

Transcrição

1 Planejamento com PERT/CPM e otimização do fluxo de movimentação: Estudo em um laboratório de microbiologia Fernando Rivero Galina Filho 1, Natalia Silva Ribeiro 2 1 Mestrando em Engenheira mecânica, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Guaratinguetá, riverogalina@gmail.com 2 Mestranda em Engenheira mecânica, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Guaratinguetá, nsribeiro2@gmail.com Resumo O controle de qualidade microbiológica é parte de muitos processos produtivos sendo fundamental para garantir a qualidade de um produto. Este estudo descreve o cenário físico de movimentação em um laboratório de Microbiologia tendo como principais objetivos visualizar todo o processo de movimentação envolvido para a realização de análises e todo o percurso realizado pelo material, de forma a otimizar o fluxo e reduzir o caminho percorrido. Aliado a estratégia de gestão aplica-se os conceitos de Rede PERT/CPM na identificação do caminho crítico da operação. O PERT/CPM é uma ferramenta comumente utilizada na gestão de projetos, este artigo demonstra a aplicabilidade dessa ferramenta em estudos de movimentação e redução do tempo de operação de um processo. Os resultados demonstram que com as modificações realizadas o processo foi otimizado e possíveis atrasos não afetam a continuidade da cadeia produtiva. Palavras-chave: Microbiologia, PERT/CPM, movimentação. Abstract Microbiology quality control is part of many production processes is fundamental to assure the quality of a product. This study describes the physical handling scenario in a microbiology laboratory with the main objective view the overall process dynamics involved on the analysis and the entire route taken by the material in order to optimize the flow and reduce the path, combined the management strategy applies the concepts Network PERT / CPM in identifying the critical path of the operation. PERT / CPM is a commonly used tool in project management; this article demonstrates the applicability of this tool in motion studies and reduction of operating a process of time. The results demonstrate that with the changes made the process was optimized and possible delays do not affect the continuity of the production chain. Keywords: Microbiology, PERT/CPM, handling. I. INTRODUÇÃO A tomada de decisão é uma função gerencial fundamental para garantir o fluxo de uma operação e diversas são as fermentas e métodos disponíveis para auxiliar os gestores nesse processo. Neste trabalho está descrito o problema de movimentação de um laboratório de controle de qualidade microbiológica. O controle de qualidade microbiológico é realizado durante e no final do processo produtivo, com o objetivo de garantir a qualidade do produto final. Amostras do produto são colhidas na linha de produção e direcionadas ao laboratório, onde segue um fluxo de operação composto por 18 atividades. Atrasos nas entregas dos resultados das análises de controle de qualidade afetam o processo na linha de produção, desta forma o laboratório da empresa estudada precisa reduzir o tempo de reporte dos resultados. Sabe-se que uma reorganização do fluxo de movimentação do analista e a execução paralela de algumas atividades são possíveis. Neste estudo o conceito de redes PERT/CPM é aplicado no processo de movimentação do produto e execução das análises no laboratório. As ferramentas de PERT e CPM foram desenvolvidas de forma independente e ambas são utilizadas para o gerenciamento de projetos. Na década de 1950 Kelly Remington e Walker Dupont desenvolveram o conceito do CPM (Critical Path Method ) com o objetivo de programar paradas para manutenção em uma planta química. O conceito do PERT (Program Evaluation and Review Technique) foi desenvolvido pouco tempo depois pela marinha dos Estados Unidos com o objetivo de gerenciar o projeto de desenvolvimento do míssil Polaris [1]. Ambas as ferramentas de PERT e CPM são utilizadas para o gerenciamento de projetos nas fases de planejamento, execução e implementação de atividades ou tarefa especifica. A versão original de PERT e CPM tinham muitos pontos em comum, ambas utilizam o conceito de grafos para visualizar o comportamento de atividades. A principal diferença entre as ferramentas está no tratamento de atividades repetitivas e não repetitivas, o CPM utiliza uma estimativa de tempo única, no PERT são empregados três estimativas tempo considerando o cenário otimista, realista e pessimista [2]. Ao longo dos anos essas técnicas foram combinadas em uma única abordagem conhecida como redes de PERT/CPM [3]. O planejamento com o PERT/CPM segue uma sequência lógica de atividades, na rede são considerados o tempo médio de duração de cada atividade. Com a análise das atividades na rede é possível otimizar o tempo e o custo de um determinado projeto [4]. A rede apresenta o tempo de duração das atividades de um projeto e a ordem em que elas são executadas, permitindo definir o melhor caminho a seguir, evitando

2 desperdícios, atrasados de produção e desta forma reduzindo os custos da operação [5]. Para a elaboração de uma rede PERT/CPM de gestão de atividades de um processo é necessário: Determinar a ligação das atividades com o processo, a atividade inicial e final e organizar as atividades intermediarias em sequência de operação e dependência; Identificar as atividades que podem ser executadas em um mesmo espaço de tempo, para que desta forma consiga-se reduzir o tempo do processo; Conhecer, antecipadamente atividades críticas cujo cumprimento possa influenciar a duração total do programa [4]. Para Hirschfeld [4] a rede de PERT/CPM é constituída de atividades e eventos. Pontos onde não há atividades em execução é chamado de evento, um ponto de evento é utilizado para a tomada de decisão. Atividade é a execução efetiva de uma tarefa, uma atividade pode ser executada de forma paralela, dependente ou independente e condicionante. As estimativas de tempo das atividades podem seguir a lógica otimista, provável e pessimista. Para os eventos as estimativas são de tempo mais cedo, onde considera-se a curva máxima de tempo necessário para que um evento seja concluído; tempo mais tarde que considera o mínimo de tempo necessário para que um evento seja concluído; Tempo de conclusão, que é o tempo total para a execução do processo. Com a definição das estimativas de tempo é possível identificar os nós da rede que possuem folga, ou seja, pontos onde há um excesso de tempo disponível para realização de um evento e o caminho critico que é a sequência lógica onde não a folga de tempo. A ferramenta PERT/CPM tem sido utilizada nos últimos anos por diversos autores que abordam o gerenciamento de projetos. Baradaran [6] apresenta um algoritmo para a programação de projetos em redes PERT/CPM com atividades que exigem recursos de várias fontes com duração aleatória. O problema deve ser resolvido no nó de decisão em que a atividade deve ser executada, porem os recursos são limitados. Um algoritmo para geração de redes PERT com um número mínimo de nós é apresentado por [3], os autores apresentam exemplos ilustrativos como forma de comparar os resultados do modelo proposto com um modelo semelhante disponível na literatura. Para Trietsch e Baker [7] os sistemas de apoio a decisão modernos são mais abrangentes na gestão de projetos se comparado com o PERT/CPM, no entanto o PERT/CPM oferece uma análise estocástica diferente com base em uma teoria validada, os autores propõem um modelo para gerenciamento de projetos através do PERT/CPM, que proporciona uma análise de risco e atende as necessidades do mercado atual. Utilizando um projeto criado artificialmente Hajdu [8] prova que a duração das atividades tem influência significativa na duração do projeto em redes PERT. Estimar a probabilidade de conclusão de um projeto é fundamental para [9], o autor utiliza redes PERT e outros métodos de gestão de projetos para calcular a probabilidade de conclusão de um projeto qualquer dentro de um período especificado. Neste estudo a ferramenta PERT/CPM é utilizada para otimizar o fluxo de movimentação e reduzir o tempo de operação de um processo. De acordo com Miguel [10] esta pesquisa é classificada como pesquisa de base empírica associada a uma ação ou resolução de um problema no qual os pesquisadores e participantes estão envolvidos de modo cooperativo e participativo. Quanto a abordagem, esta é uma pesquisa quantitativa pois utiliza de recursos estatísticos para a coleta e tratamento de dados [11]. O objetivo deste estudo é identificar gargalos na execução das atividades e o caminho critico de movimentação do produto e do analista no laboratório, de forma a reduzir o tempo de execução total do processo de análise e consequentemente reduzir o tempo de reporte dos resultados. II. FLUXO DE MOVIMENTAÇÃO O fluxo de movimentação realizado no laboratório está diretamente ligado ao arranjo físico do ambiente. Um arranjo ótimo é aquele onde as unidades de processo e instalações estão dispostas de forma a reduzir os custos da operação e a utilização de bens [12]. O arranjo físico inicial e o fluxo de movimentação do laboratório estudado estão demonstrados na figura 1. Figura 1 Fluxo de movimentação e atividades. Onde as formas representam: Estoque Atraso no processo Transporte Operação A sequência lógica de operação das atividades estão enumeradas sendo (1): Entrada de amostra; (2): Separação do material para pesagem; (3) Pesagem; (4)

3 Preparação de placas de análise; (5) Período de estufa; (6) Contagem de colônias; (7) Descarte das placas de análise; (8) Registro de resultados. Através da análise do fluxo de movimentação fica evidente que o espaço não está organizado de maneira ótima, o fluxo de movimentação não é eficiente, há muitos cruzamentos de caminhos e a sequência de operação não segue um sentido lógico. Para auxiliar na tomada de decisão de reestruturação do fluxo é utilizado a ferramenta de rede PERT/CPM como forma de identificar as atividades que possuem gargalos, atividades que podem ser realocadas e realizadas em outro espaço de tempo do fluxo. III. REDE PERT/CPM Para a construção da rede é necessário identificar e listar a sequência lógica de operação e estimar através do tempo de execução nos cenários otimista, provável e pessimista a duração média de cada atividade do processo. A tabela 1 descreve as atividades exclusivas de análise, sua sequência lógica e respectivos tempos de duração. Tabela 1 Sequência, duração, descrição e dependência das atividades. Fonte: Elaborado pelo autor Com a estruturação da sequência das atividades pode-se construir a rede PERT/CPM. A figura 2 mostra a rede PERT/CPM das atividades e eventos executados no laboratório estudado. Na rede é possível observar os tempos de início e finalização do processo, medidos em minutos. Também é possível observar através da rede as interdependências entre as atividades. Figura 2 Rede PERT/CPM. Com a identificação das folgas no caminho pode-se determinar o caminho critico no qual as folgas tem valor zero, ou seja, não podem ocorrer atrasos nessas atividades. A subtração do tempo mais tarde do tempo mais cedo fornece o valor de folga das atividades. Uma atividade não-crítica apresenta folga de tempo e pode sofrer algum atraso, dentro de certos limites, sem atrasar o processo como um todo. Em uma atividade crítica qualquer atraso em sua realização impacta no andamento do processo produtivo. O caminho através de uma rede é uma rota seguindo os arcos do nó de início ao nó fim. O comprimento de um caminho é a soma das durações das atividades sobre o caminho. O Caminho descrito na rede tem comprimento de 3347 minutos ou 56 horas. A rede PERT/CPM para o problema estudado mostra que o caminho critico é composto pelas seguintes atividades: A, B, C, G, H, I, J, K, L, M, N, O, Q. As atividades descritas no caminho critico não possuem folga e qualquer atraso em uma dessas atividades irá atrasar todo o processo.

4 IV. ORGANIZAÇÃO DO FLUXO DE MOVIMENTAÇÃO Considerando os resultados da análise da rede PERT/CPM, o caminho percorrido no laboratório é composto em maior parte por atividades críticas que não possuem folga e que não podem sofrer atrasos. A rede demonstra que as atividades D, E e F podem acontecer paralelamente a atividade C, desta forma o novo fluxo contempla essas atividades em sequência e gera uma folga de 45 minutos no processo. A atividade R pode ocorrer em paralelo a atividade J e a atividade P pode ocorrer em paralelo a atividade O. O tempo total de contagem e preenchimento do relatório de resultados, quando essas atividades são realizadas ao mesmo tempo, tem duração média de 60 min. Com a execução paralela das atividades consegue-se obter uma folga total de 165 min e o comprimento do caminho foi reduzido para 53 horas. As atividades do cotidiano em uma empresa não possuem um fluxo linear, imprevistos e atrasos ocorrem durante a execução de um processo, com a folga obtida possíveis atrasos em uma atividade não prejudica o tempo total do processo. Em paralelo aos resultados da rede PERT/CPM o fluxo de operação do laboratório foi reorganizador de forma a reduzir o caminho percorrido. Considerando as restrições de alguns equipamentos que não podem ser movimentados para outro local, as atividades foram colocadas em sequência de execução e o resultado obtido pode ser observado na figura 3. Figura 3 Novo Fluxo de Movimentação Fonte: Elaborado pelo autor V. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com os resultados obtidos pode-se concluir que a ferramenta PERT/CPM combinada com a gestão do fluxo de movimentação se mostra eficaz para otimizar o tempo de execução de um processo. Com a execução de atividades paralelas e a reorganização da movimentação obteve-se um ganho de otimização, conforme ilustra a figura 4. Figura 4 Comparação do fluxo inicial e final. O resultado da reorganização do fluxo não pode ser considerado ótimo, pois o laboratório possui equipamentos que devido a restrições de instalação não podem ser alocados em outro local sem que ocorra uma reforma estrutural no laboratório, medida que não é prevista. Em um cenário onde mudanças estruturais sejam feitas, tornando possível a realocação de alguns equipamentos o fluxo de movimentação pode atingir um ponto ótimo. Com os resultados da aplicação da ferramenta PERT/CPM pode-se observar que quanto maior a folga obtida em uma atividade maior a probabilidade de que não ocorra atrasos na entrega dos resultados finais das análises do laboratório, desta forma o processo produtivo não é comprometido e o ganho no laboratório reflete em bons resultados em toda a cadeia produtiva. Com as mudanças realizadas o processo de análise de controle de qualidade microbiológica tornou-se mais eficiente. Com a reorganização do fluxo e redução do tempo de execução das análises, consegue-se obter uma redução dos custos de operação. A avaliação da quantificação do ganho financeiro e possível reestruturação física do laboratório é uma proposta para pesquisas futuras. É recomendável a aplicação da ferramenta PERT/CPM com regularidade para verificar novas oportunidades de melhoria. REFERÊNCIAS [1] HAGA, W. A.; O KEEFE, T. Crashing pert networks: A simulation approach. 4th International Conference of the Academy of Business and Administrative Sciences Conference, n. 1998, p. 1 15, [2] BOITEUX, C. D. PERT/CPM/ROY e outras técnicas de programação e controle. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, p. [3] MOUHOUB, N. E.; BENHOCINE, A.; BELOUADAH, H. A new method for constructing a minimal PERT network. Applied Mathematical Modelling, v. 35, n. 9, p , set [4] HIRSCHHFELD, H. Planejamento com PERT/CPM e análise do desempenho: método manual e por computadores eletrônicos

5 aplicados a todos os fins. 6ª ed. São Paulo: Atlas, p. [5] DIAS, R.; NETO, G.; SANCHES, A. L. Utilização da ferramenta PERT/CPM para avaliação dos fluxos de caixa de projetos. IX Congresso Nacional de Excelência em Gestão. Anais, [6] BARADARAN, S. et al. A hybrid scatter search approach for resource-constrained project scheduling problem in PERT-type networks. Advances in Engineering Software, v. 41, n. 7-8, p , jul [7] TRIETSCH, D.; BAKER, K. R. PERT 21: Fitting PERT/CPM for use in the 21st century. International Journal of Project Management, v. 30, n. 4, p , maio [8] HAJDU, M. Effects of the application of activity calendars on the distribution of project duration in PERT networks. Automation in Construction, v. 35, p , nov [9] AZIZ, R. F. RPERT: Repetitive-Projects Evaluation and Review Technique. Alexandria Engineering Journal, v. 53, n. 1, p , mar [10] MIGUEL, P. A. C. Estudo de caso na engenharia de produção: estruturação e recomendações para sua condução. Produção, p , [11] BEUREN, I. M. Como elaborar trabalhos monográficos em Contabilidade: teoria e prática. São Paulo: Atlas, [12] CAPUTO, A. C. et al. Safety-based Process Plant Layout Using Genetic Algorithm. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, v. 34, p , jan