ANAIS UMA ANÁLISE COMPARATIVA DAS ABORDAGENS MRP E APS PARA PROGRAMAÇÃO DETALHADA DA PRODUÇÃO

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1 UMA ANÁLISE COMPARATIVA DAS ABORDAGENS MRP E APS PARA PROGRAMAÇÃO DETALHADA DA PRODUÇÃO LEONEL JOSÉ GIROTTI ( leonel.girotti@usp.br ) ENGENHARIA DE PRODUÇÃO - ESCOLA POLITÉCNICA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP MARCO AURÉLIO DE MESQUITA ( marco.mesquita@poli.usp.br ) ENGENHARIA DE PRODUÇÃO - ESCOLA POLITÉCNICA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP Resumo Este trabalho visa descrever e diferenciar duas técnicas de programação da produção para ambientes de produção intermitente e do tipo make-to-order: a mais estabelecida e aceita por anos, o MRP; e uma técnica, que se bem não é nova, com o desenvolvimento computacional consegue posicionar-se hoje como uma alternativa interessante: a programação da produção com capacidade finita. O artigo apresenta conceitos referentes às duas abordagens, focandose principalmente na avaliação do potencial e das barreiras à efetiva implantação da programação finita, comercialmente oferecida em pacotes de software denominados Advanced Planning and Scheduling (APS), em substituição aos sistemas baseados na lógica MRP. Palavras-chaves: Programação da Produção, Capacidade Finita, MRP, APS. 1. Introdução As mudanças ocorridas nas últimas décadas na Tecnologia da Informação (TI), junto com o fenômeno de globalização dos mercados, fez com que as empresas de manufatura, em particular a Gerência de Produção, tivessem que ampliar seus esforços para se manterem competitivas. Um objetivo essencial da Gerência de Produção é conseguir a realização eficiente do processo transformação de insumos (materiais, mão-de-obra, máquinas, capital, etc.) em produtos e serviços de maior valor agregado para seus clientes. Conforme Garvin (1993), a criação de valor vem acompanhada da seleção das prioridades competitivas que vão apoiar a estratégia adotada pela empresa. As cinco prioridades identificadas são: Custo: proporcionar produtos de baixo custo; Qualidade: entregar produtos de alta qualidade; Entrega: o tempo de resposta deve ser pequeno; Flexibilidade: proporcionar uma alta variedade de produtos; Serviço: forma em que se entregam e complementam os produtos uma vez elaborados. 1/15

2 Nas organizações abordadas neste artigo, i.e., empresas de produção intermitente do tipo make-to-order (MTO), algumas destas prioridades estão fortemente associadas à eficácia da Programação Detalhada da Produção. Esta função encontra-se no nível operacional, considerando o conceito do Planejamento Hierárquico da Produção (ver Hopp e Spearman, 2001 ou Corrêa; Gianesi e Caon, 2001). Tradicionalmente, os sistemas baseados na lógica do MRP ainda são o padrão utilizado para a programação da produção na indústria (GIACON, 2010). Com uma complexidade cada vez maior no chão de fábrica, somadas às limitações práticas do MRP, uma nova classe de sistemas vem sendo desenvolvida, baseados na lógica de programação finita. Recentemente denominados APS (Advanced Planning and Scheduling), esta classe de software encontrou inicialmente uma rejeição tanto dos fornecedores de aplicativos, que preferiram evitar o assunto e continuar apoiando a lógica do MRP; quanto dos usuários, dada a inércia de anos utilizando o MRP (PLENERT e KIRCHMIER, 2000). Atualmente, pode-se questionar se a maturidade apresentada pelos sistemas APS é suficiente para posicioná-los como o novo padrão em programação e controle da produção. No âmbito nacional, existem relativamente poucos trabalhos acadêmicos sobre implantação de sistemas de programação com capacidade finita (TEIXERA, 2009; GIACON, 2010). Conforme Ferreira (2011), o mercado brasileiro não está atendo à disponibilidade destas ferramentas. A pesquisa realizada por Giacon (2010) corrobora esta afirmação, pois apenas 11% das empresas do tipo MTO participantes afirmaram utilizar sistemas APS (tabela 1). Tabela 1 Ferramentas utilizadas para a Programação Detalhada Ferramenta de Programação MTO MTS TOTAL detalhada % QTD % QTD % QTD Planilha eletrônica 60,0% 33 51,3% 20 56,4% 53 MRP 29,1% 16 23,1% 9 26,6% 25 APS 10,9% 6 12,8% 5 11,7% 11 KANBAN 0% 0 12,8% 5 5,3% 5 TOTAL 100% % % 94 Fonte: Adaptado de Giacon (2010) Por outro lado, na mesma pesquisa, 40% dos respondentes com sistemas tipo MTO declararam que não implantou APS, porém pretende implementá-lo. Aguilar (2004); Giacon e Mesquita (2008); Nunes, Melo e Nigro (2009); Prudêncio (2009); Ribas, Brambilla e Fernandes (2010); Santos (1997) e Zattar (2004) apresentam estudos de casos de implantação de APS em empresas no Brasil. Outros trabalhos sobre o tema são os de Pacheco e Santoro (2001), que detalham as deficiências no processo de escolha de estes sistemas, e Pacheco e Cândido (2002), que fornecem uma metodologia para a seleção de software de programação com capacidade finita. Pelo exposto, este artigo tem como objetivo descrever e apresentar as diferenças entre a programação via MRP vs. sistemas APS. Na seção 2, apresentam-se algumas definições importantes sobre sistemas de produção e planejamento da produção. A seção 3 descreve o procedimento de programação segundo a lógica MRP. Na seção 4, são abordadas as características dos sistemas de programação com capacidade finita. A seção 5 expõe as características dos sistemas APS, como ele interage com outros sistemas de planejamento e controle da produção e discute-se o potencial destes sistemas. A seção 6 finaliza o artigo com as conclusões. 2/15

3 2. Conceitos e definições ANAIS Empresas com estratégia de produção make-to-order (MTO) são aquelas onde o fabricante não inicia a produção enquanto não recebe o pedido do cliente (ARNOLD, 1998). O produto final é usualmente customizado. O lead time contempla o tempo de fabricação, montagem e expedição do produto. Dumond (2005) argumenta que os dois maiores problemas que esta estratégia de produção apresenta são: a determinação de datas de entrega realistas para os clientes, e o desenvolvimento de programas viáveis de produção que atendam os requisitos de entrega. Segundo Lustosa et al (2008), um sistema de produção intermitente é aquele que produz uma grande variedade de produtos em baixos volumes, com roteiros de produção diferentes (fluxo não linear); possui alta flexibilidade, e geralmente os equipamentos são agrupados por semelhança em setores ou centros de produção, caracterizando um layout funcional (job shop). Habitualmente, a programação da produção neste ambiente remete ao problema conhecido no meio acadêmico como job shop scheduling, onde n ordens devem ser processadas em m máquinas com roteiros distintos. Cada produto apresenta uma sequência própria de passagens pelas máquinas, incluindo a possibilidade de retornar a uma máquina mais de uma vez. Uma característica típica deste ambiente está na dificuldade de sincronização das operações, gerando ociosidade e filas alternadamente. Sule (1997) define programação da produção a atividade que consiste em planejar e priorizar as operações que necessitam ser executadas em sequência predeterminada. Uma programação eficiente de recursos (máquinas, pessoas e materiais) é um imperativo no ambiente industrial extremamente competitivo de hoje. Programar é um ato de definição de prioridades e organização de atividades para maximizar objetivos predefinidos, sujeito a restrições tanto do chão de fábrica, da gerência e até dos clientes. O ato de programar operações industriais iniciou-se já nas primeiras oficinas, onde o artesão conseguia tomar todas as decisões, dado o ambiente relativamente simples da produção artesanal. Com o crescimento da complexidade, os primeiros sistemas de apoio às decisões foram desenvolvidos (gráficos de Gantt, MRP, programação finita, etc.) Para maiores detalhes sobre a evolução da programação na indústria, o leitor pode consultar Rondeau e Litteral (2001) e Herrmann (2005). Concluindo, para obter vantagens competitivas neste ambiente é importante contar com um processo de programação detalhada da produção eficiente. Esta função é desempenhada pelo setor de Planejamento e Controle da Produção (PCP), definido por Vollmann; Berry e Whybark (1997) como aquele que fornece informação para a administração eficiente do fluxo de materiais, procura uma efetiva utilização das pessoas e as equipes, coordena atividades internas com as dos fornecedores, e estabelece a comunicação com os clientes acerca das demandas do mercado. 3. Programação da Produção mediante sistemas MRP Os modelos clássicos de inventário baseados no lote econômico (EOQ Economic Order Quantity) não são adequados quando se trata com produtos com demanda dependente, por exemplo, partes componentes de um produto final. Para eles é recomendável o uso do modelo MRP (Material Requirements Planning ou Planejamento das Necessidades de Materiais), definido como aquele que determina a quantidade e o momento em que se necessitam as subunidades, componentes e matérias primas para terminar uma dada quantidade de produtos finais numa data determinada (ORLICKY, 1975). 3/15

4 Segundo Davis; Aquilano e Chase (2001), os dados de entrada do MRP são: Programa Mestre de Produção (MPS Master Production Schedule): contém a quantidade e data de entrega dos produtos com demanda independente, sejam produtos finais, ou componentes utilizadas como peças de reposição; Lista de materiais (BoM Bill of Material): cadastro que, para cada produto, descreve os componentes necessários para sua elaboração, e a sequência em que o mesmo é montado. Um exemplo encontra-se em Corrêa; Gianesi e Caon (2001). Para melhorar a eficiência do MRP, todos os componentes com demanda dependente devem ser colocados num mesmo nível nas estruturas dos produtos. Isto é chamado codificação de nível inferior. Observa-se na Figura 1 a estrutura de produto de um triciclo; Arquivo mestre do item: contém o número de parte e a descrição de cada item, seja matéria prima, semi-acabado ou produto final, a regra do tamanho de lote utilizada, e os lead times planejados. O nível de detalhe quase não tem limite; Arquivo de estoques: contém para cada item, a quantidade atual e sua posição física. Pode também fornecer informação acerca da alocação de recursos que já estão reservados para ordens que vão ser lançadas. TRICICLO (1) Nível 0 CONJUNTO FRONTAL (1) QUADRO(1) CONJUNTO TRASEIRO (1) Nível 1 RODA (1) KIT ACIONAMENTO FREIO (1) SISTEMA DE DIREÇÃO (1) RODA (2) SISTEMA DE FRENAGEM (1) Nível 2 MANETE (1) CABO DE AÇO (1) Nível 3 Figura 1 Lista de materiais para um triciclo (adaptado de Lustosa et al, 2008) A seguir, apresenta-se a lógica de funcionamento do MRP, descrita em Hopp e Spearman (2001). Começando pelos itens com demanda independente (ex. produtos acabados), o MRP faz o seguinte para cada componente: Netting (balanço de estoque): determinar as necessidades líquidas subtraindo das necessidades brutas o estoque projetado e os recebimentos programados; Lot sizing (formação de lote): decompor as necessidades líquidas em tamanhos apropriados de lotes, formando ordens de produção ou de compras. Para a determinação dos tamanhos de lote, existem técnicas específicas; Time phasing (programação para trás): obter as datas de início dos trabalhos restando às datas de vencimento os correspondentes lead times; 4/15

5 BoM explosion (explosão de materiais): usar as datas de início e a BoM para gerar as necessidades brutas para cada componente do próximo nível; Iteração: repetir o processo até que todos os níveis e componentes sejam calculados. As saídas do MRP, conforme Davis; Aquilano e Chase (2001), geralmente se dividem entre primárias e secundárias: Saídas primárias: as mais importantes para o controle da produção e estoques. Destacam-se as ordens planejadas a lançar; mudanças nas datas de entrega; cancelamento ou interrupção de pedidos devido a mudanças no MPS; e dados do status do inventário; Saídas secundárias: dependem do software MRP instalado. A mais importante é o informe de exceção, que indica discrepâncias importantes como erros, atrasos, desperdícios excessivos, etc. Hopp e Spearman (2001) explicam que a diferença entre sistemas de produção empurrados e puxados se encontra no mecanismo de liberação de ordens de produção no chão de fábrica. Enquanto num sistema empurrado (push system), a liberação das ordens é feita mediante uma programação baseada em informação externa ao sistema produtivo (ex. pedidos e previsões de demanda), num sistema do tipo puxado (pull system) a liberação das ordens é baseada no estado do sistema. Neste sentido, o MRP é um sistema tipicamente empurrado, dado que emite ordens com base em datas de entrega. Merece destaque o fato de que o MRP gera efetivamente um conjunto de ordens de produção (fabricação e montagem), objeto de estudo deste artigo. No entanto, Hopp e Spearman (2001) destacam algumas críticas recorrentes aos sistemas MRP: Programação Infinita: o MRP considera que os lead times das ordens são fixos (utilizam tempos médios), que não dependem do status do chão de fábrica, o que equivale a dizer que assume capacidade infinita dos recursos. Isto pode acarrear problemas quando o nível de produção aproxima-se do limite da capacidade, i.e., o programa de produção pode não ser exequível; Lead times superestimados: ao assumir lead times fixos, é comum que os mesmos sejam sobreestimados de maneira que o pedido tenha maiores probabilidades de ser completado a tempo. Isto provoca lançamentos antecipados, filas maiores, e, portanto, maiores tempos de ciclo; Nervosismo do sistema: esse efeito ocorre quando pequenas variações no MPS produzem grandes mudanças no plano do MRP. Isto pode gerar efeitos estranhos, por exemplo, que uma diminuição na demanda no MPS faz que um plano viável do MRP se torne inviável. Um exemplo pode ser consultado em Vollmann; Berry e Whybark (1997). Tentando superar estas dificuldades, foram surgindo novos procedimentos incorporados à lógica do MRP, que na década de 80 recebe o nome de Planejamento dos Recursos de Manufatura (MRP II Manufacturing Resources Planning). Para maiores detalhes ver Wight (1984). Além de tentar superar as deficiências do MRP, o sucessor dele adicionou mais funcionalidades conformando assim um verdadeiro sistema de planejamento e controle da produção (HOPP e SPEARMAN, 2001). Um dos avanços do MRP II na programação da produção foi a introdução das verificações de carga. Assim, surgiram o RCCP (Rought-cut Capacity Planning ou Verificação Preliminar da Capacidade), que é utilizado para uma rápida verificação da capacidade de alguns poucos recursos críticos, para assegurar a viabilidade do MPS; e o CRP (Capacity Requirements Planning ou Planejamento das Necessidades de Capacidade), que recebe a saída do MRP, e, 5/15

6 para cada centro de trabalho, calcula o nível de carga através do tempo utilizando lead times estimados. Logo, esta carga é comparada com a capacidade disponível, porém, nenhuma correção automática é feita no caso de sobre carregamento (HOPP e SPEARMAN, 2001). Conforme Lustosa et al (2008) as principais decisões provenientes do CRP são o processamento paralelo (overlapping), a divisão (ou quebra de lotes) e o remanejamento no tempo (antecipação ou adiantamento) das ordens de produção. De acordo com Hopp e Spearman (2001), infelizmente o CRP faz apenas uma verificação da carga nominal em horas, que não é suficiente para garantir a viabilidade de uma programação. O MRP gera ordens de fabricação e montagem com datas de início e prazo, usando lead times médios e programação para trás. O conjunto de ordens de um centro em um dado período (time bucket) não é sequenciado, as últimas ordens geram estoque em processo e podem eventualmente atrasar se a carga no centro estiver acima da capacidade. Os módulos de verificação de carga (RCCP / CRP) são paliativos, pois não enxerguem a sincronização das operações. Sincronização que será observada apenas com uma outra lógica de programação, a programação finita, descrita na próxima seção. Em conclusão, no sentido da programação detalhada da produção, o MRP II não fornece uma resposta clara. Conforme Corrêa; Gianesi e Caon (2001), como o MRP II não consegue lidar com esses detalhes da programação detalhada da fábrica, é necessário que os lead times planejados reflitam o que realmente acontece no chão de fábrica. Isto às vezes não é possível de conseguir. A evolução dos sistemas MRP II originou os sistemas chamados de ERP (Enterprise Resources Planning ou Sistemas Integrados de Gestão). Além dos módulos inclusos no MRP II, foram integrados outros de modo a suportar a maioria das funciones da empresa. Exemplos podem ser aqueles utilizados na gestão dos recursos humanos, contabilidade, Supply Chain Management, etc. Para o tema em estudo, os sistemas do tipo ERP não incorporaram maiores avanços no sentido da programação detalhada, ao serem pensados como uma expansão da ideia do MRP (PLENERT e KIRCHMIER, 2000). Apesar das limitações descritas anteriormente, deve-se admitir que o MRP, fundamentalmente devido ao grande apoio de associações como a APICS (American Production and Inventory Control Society), significou em seu momento um grande avanço em termos de produtividade, se tornando o modelo padrão para o planejamento em sistemas de produção intermitente. O leitor pode consultar Mabert (2006) e Kumar e Meade (2002) para uma descrição da história do MRP. 4. Sistemas de Programação Detalhada da Produção com Capacidade Finita Segundo Vollmann; Berry e Whybark (1997), os sistemas de programação com capacidade finita simulam dentro do horizonte de planejamento o início e o término das tarefas para gerar um programa detalhado para cada ordem de fabricação e cada centro de trabalho, respeitando a disponibilidade do recurso. Neste sistema, o tempo de espera (fila) de cada ordem entre operações pode ser calculado. No MRP, este tempo está incluso no lead time estimado. De acordo com Dumond (2005), tendo uma programação detalhada, o gerente de produção pode também determinar o efeito de mudanças de última hora, gerenciar eventos não planejados ou chegadas de novos pedidos e executar análises de cenários. Ainda mais, estes sistemas produzem em teoria programas de produção viáveis, pois consideram a priori as restrições de capacidade. Outro aspecto importante, conforme destacam Hopp e Spearman (2001), diz respeito ao controle dos estoques em processo (WIP ou Work in Process). Qualquer gerente de 6/15

7 manufatura deseja entregas no prazo, mínimo nível de WIP, curtos lead times para os seus clientes e máxima utilização dos recursos. Infelizmente esses objetivos são conflitantes. Sistemas puxados de produção, como o Kanban ou o CONWIP (Constant Work in Process), controlam a liberação de novas ordens conforme o nível do WIP. Já nos sistemas empurrados (o caso do artigo) o controle é colocado na saída (troughput), e não no nível do WIP. Por esta razão, uma melhor programação (ex. utilizando programação com capacidade finita), pode resultar num controle das ordens liberadas, mantendo um nível de WIP aceitável, o que permitiria melhorar o cumprimento das datas de entrega previstas e minimizar a necessidade de reprogramações. Herrmann (2005) apresenta uma perspectiva histórica da evolução da atividade da programação detalhada da produção, destacando o uso do computador para isto no início da década de Adelsberger e Kanet (1980) apud Herrmann (2005) utilizam o termo alemão leitstand para descrever um software de programação. Nessa época, já existiam vários softwares comerciais, especialmente na Alemanha. Pedroso e Corrêa (1996) enumeram quatro fatores que impulsionaram o desenvolvimento destes sistemas: busca de competitividade pelas empresas, aliada ao melhor entendimento das implicações da programação detalhada da produção na estratégia de manufatura das mesmas; limitações dos Sistemas MRP-II, por utilizar o conceito de capacidade infinita; o desenvolvimento das técnicas de simulação e de algoritmos otimizantes e heurísticos; e o crescente desenvolvimento dos equipamentos (hardware), que possibilitaram o processamento de grandes volumes de informação, gerando soluções viáveis para o problema da programação em tempos aceitáveis na prática. Conforme Quinn e Novels (2001), os desenvolvedores dos sistemas de programação com capacidade finita compreenderam que para se manter flexíveis, os seus produtos deveriam: 1) modelar diferentes modelos de produção; 2) estender o modelo com regras que contemplem as políticas internas das indústrias no referente à programação da produção. Para conseguir esse objetivo, os sistemas com capacidade finita começaram a utilizar abordagens alternativas de modelagem como: job-based (sequenciamento baseado nas ordens), resource-based (sequenciamento baseado nos recursos) e event-based (sequenciamento baseado em eventos). Pode-se consultar Plenert e Kirchmier (2000) para maiores detalhes sobre as metodologias. Os dados necessários para rodar um sistema de programação com capacidade finita são basicamente os mesmos exigidos pelo MRPII, ressaltando apenas o tratamento diferenciado para os tempos produtivos. De acordo com Plenert e Kirchmier (2000), estes dados são: Cadastro dos centros de produção: contém para cada centro, seu código de identificação, sua descrição e informação acerca da capacidade disponível; Roteiros: define as operações necessárias para a produção de um produto. Os roteiros e tempos de setup e produção são utilizados na elaboração das ordens (jobs). Os roteiros podem incluir informação sobre restrições, ex. que determinada operação só pode acontecer num centro de produção específico, embora esses dados possam residir em outros arquivos; Arquivo de ordens: os dados mínimos a serem procurados neste arquivo são a identificação da ordem, data de liberação da ordem, data de entrega, quantidade, prioridade, e identificação do cliente. Ainda, pode-se incluir dentro deste arquivo às operações para completar a ordem, cada uma com datas de início-fim e tempos de setup fixos ou dependentes da sequência, conformando uma matriz de setup e de produção calculados 7/15

8 conforme os tempos padrão (arquivo de roteiros) e a quantidade (ordem de produção / pedido do cliente). Vale destacar que um pedido pode gerar mais de uma ordem de produção. Além dessas informações, pode-se incluir um calendário com os tempos disponíveis para produção, denominado por Narasimhan, Mc Leavey e Billington (1995) como o calendário de planejamento da fábrica (The Shop Planning Calendar). Na verdade, os centros podem ter calendários diferentes por conta do número de turnos. Com os tempos e o(s) calendário(s) definidos, inicia-se a elaboração da programação. Ao final do processo, todas as operações terão data de início e fim, respeitando precedências no roteiro de produção e a disponibilidade dos recursos. Conforme Plenert e Kirchmier (2000), o documento de saída define com acurácia a sequência de todas as operações em cada centro de trabalho numa base de minuto a minuto e coordena todos os centros de trabalho no intuito de elevar a produtividade da planta. Uma diferença entre o MRP e estes sistemas é que o tempo de fila de cada operação no MRP está incluso no lead time estimado, enquanto nos sistemas com capacidade finita este tempo é calculado (é uma saída do sistema). Geralmente, a programação pode ser visualizada em tabelas ou diagramas no formato idealizado por Henry Gantt no princípio do século passado. No dicionário da APICS (Blackstone Jr e Cox III, 2005, p. 48) o diagrama de Gantt é definido como [...] o primeiro e mais conhecido tipo de diagrama de planejamento e controle, especialmente desenhado para visualizar graficamente a relação entre o desempenho planejado e o real através do tempo. Este tipo de representações pode ser elaborada tanto manualmente como em computador. Têm como vantagem o fato de ser simples de compreender e mostrar rapidamente as cargas de trabalho nos centros. Conforme Narasimhan, Mc Leavey e Billington (1995), os diagramas também têm limitações: embora possam mostrar as dependências entre operações mediante líneas ou setas, representar muitas destas relações pode resultar num diagrama confuso ou ilegível; como as máquinas podem figurar agrupadas, os tempos de espera dos trabalhos individuais e os tempos ociosos das máquinas não são aparentes. Finalizando, eles precisam ser atualizados por conta de incertezas na programação, porém, se eles são criados mediante computador, é mais fácil efetuar estas atualizações. Para maiores detalhes sobre os gráficos de Gantt, consultar Herrmann (2005). De acordo com Harrison e Petty (2002), algumas alertas associadas com a abordagem da programação com capacidade finita na prática são as seguintes: Dão origem a sistemas mais complexos, tanto conceitualmente quanto na sua operação. Requerem uma elevada quantidade de dados (acurados) e o esforço por parte da gerência para implementá-los pode ser considerável; Custo de instalação pode ser elevado; Muitos processos na indústria de manufatura são bastante imprevisíveis. Isto pode afetar a eficácia do procedimento de programação, requerendo muitas reprogramações; Tanto os tempos de setup e produção, quanto os rendimentos dos recursos, mudam com o tempo, o que pode gerar que a base de dados do sistema não esteja atualizada; A quantidade de dados a recolher pode ser considerável; Estes sistemas não geram capacidade extra. Uma boa gestão apoiada nestes aplicativos é requerida. Merece destaque que algumas destas alertas também são válidas para sistemas MRP. 8/15

9 Pedroso e Corrêa (1996) classificam os sistemas de programação detalhada da produção conforme a lógica utilizada para a geração dos programas em: Sistemas baseados em Regras de Liberação ou Prioridades: utilizam regras que decidem qual ordem, dentre uma fila de ordens, será processada primeiro. A literatura apresenta cerca de uma centena destas regras (vide MORTON e PENTICO, 1993). Há regras tanto estáticas quanto dinâmicas, locais e gerais, regras simples e elaboradas; Sistemas baseados em algoritmos otimizantes: geralmente tratam-se de algoritmos da pesquisa operacional. Na prática, estão limitados a problemas restritos - basicamente aplicados a problemas de pequeno porte e simplificados, como por exemplo o Algoritmo de Johnson para minimização do makespan num ambiente flow shop estático com duas máquinas - não suficientes para modelar sistemas reais (LAURINDO e MESQUITA, 2000). Os problemas podem ser classificados em máquina única, máquinas em paralelo, flow shop e job shop; Sistemas baseados em algoritmos heurísticos: apresentam algoritmos heurísticos, que garantem soluções viáveis e relativamente boas, porem não necessariamente ótimas. Geralmente, utilizam algoritmos de busca (desenvolvidos segundo o conceito da inteligência artificial) e métodos baseados em gargalos (derivados da teoria das restrições, por exemplo). Estes sistemas podem, em teoria, gerar soluções melhores do que os sistemas baseados em regras de liberação. Em contraste, são mais complexos dado o grau de sofisticação matemática da solução e, em geral, exigem um tempo computacional proporcionalmente maior; Sistemas especialistas puros: sistemas baseados em conceitos de inteligência artificial. Consistem em desenvolver uma série de regras de decisão, através do conhecimento de especialistas em programação. Constrói-se um "motor de inferência", para chegar a uma solução. Sua aplicação maior ocorre no desenvolvimento de aplicativos de software específicos; Sistemas apoiados em redes neurais: também elaborados a partir da inteligência artificial. Tentam simular o processo de aprendizado da mente humana. Baseia-se numa rede formada por diferentes níveis que processam e acumulam conhecimento. São aplicados a problemas que denotam uma solução adaptativa e reativa. Um exemplo se descreve no artigo apresentado por Moreno, Diez y Gómez (2011). 5. Sistemas APS Os sistemas de programação da produção com capacidade finita também são atualmente chamados sistemas APS (de Advanced Planning and Scheduling). Segundo Plenert e Kirchmier (2000), os sistemas APS atuais incorporam, dentre outros recursos, a funcionalidade da programação finita. No dicionário da APICS (Blackstone Jr e Cox III, 2005, p. 3) o APS é definido como [...] técnicas que lidam com a análise e o planejamento da logística e a manufatura no curto, médio e longo prazo [...] Os cinco principais componentes dos sistemas APS são planejamento da demanda, planejamento da produção, programação da produção, planejamento da distribuição e planejamento do transporte. Neste artigo, aborda-se apenas a funcionalidade da programação detalhada considerando capacidade finita dos recursos. 9/15

10 Com respeito a como se gera o programa, Chase; Jacobs e Aquilano (2006) distinguem dois tipos de abordagens: Programação para trás: parte de alguma data futura (possivelmente a data de entrega) e programa as operações requeridas em sequência inversa. Indica quando um pedido deve ser iniciado para estar acabado em uma data específica. O objetivo é a minimização do WIP. A lógica do MRP utiliza este tipo de programação com lead time fixo; Programação para frente: situação na qual o sistema toma um pedido e depois programa cada uma das operações a serem realizadas em um tempo futuro. Indicaria a data mais próxima à conclusão do pedido. Corrêa e Corrêa (2009) comentam que o MRP é tipicamente um sistema de programação para trás com capacidade infinita, enquanto os APS geralmente são sistemas de programação finita para frente. Alguns sistemas APS também utilizam ambas as técnicas, i.e., começam primeiro com a programação para trás. Se o início da primeira operação é anterior à data atual, faz-se uma programação para frente para determinar a data mais cedo para conclusão da ordem Arquitetura, seleção e implementação de um sistema APS É interessante compreender, por parte dos encarregados da programação nas empresas, como estes sistemas estão configurados, quais as questões a considerar na seleção de um software e como dirigir uma implementação exitosa. No primeiro ponto, Pinedo (2005) apresenta uma arquitetura modular de um sistema de programação. Framinan e Ruiz (2010) realizam uma revisão extensa da literatura existente, identificando 20 funcionalidades agrupadas em oito categorias. A seguir, descrevem uma arquitetura genérica de um sistema de programação que atenda essas funcionalidades. É importante destacar a estrutura modular do sistema. Brevemente, as partes constituintes do modelo são: Unidade lógica de negócios / Módulo de abstração de dados: este módulo atua como um corretor para garantir a abstração necessária ao acesso aos dados no sistema; Módulo de gerenciamento da base de dados: armazena os dados no sistema e fornece um mecanismo para fazer a interface com os atuais sistemas de informação empregados pela empresa; Módulo de interface de usuário: oferece a interface necessária entre o usuário e o sistema de programação; Módulo gerador da programação: contém todas as funcionalidades relacionadas com o fornecimento de soluções para o usuário. Ao respeito da seleção de um sistema APS, Pacheco e Santoro (2001) identificaram as seguintes deficiências como as principais no processo de avaliação: 1) Avaliação deficiente das oportunidades de melhoria do sistema atual, 2) Investigação deficiente de alternativas existentes, e 3) Análise deficiente da relação entre aderência e qualidade da solução. Em resposta a essas carências, Pacheco e Cândido (2002) propõem uma metodologia que tenta minimizar estas questões. A mesma está organizada em quatro etapas: 1) Avaliação das oportunidades de melhoria e seleção preliminar de alternativas, 2) Análise detalhada de aderência e qualidade de solução dos modelos, 3) Ponderação dos resultados obtidos entre os modelos, 4) Análise de critérios comerciais e estratégia de implantação. Favaretto et al (1993) apresentam um procedimento de implantação composto de quatro passos: diagnóstico, proposição de soluções, sistematização e implementação. Conforme 10/15

11 Pedroso e Corrêa (1996), os investimentos necessários e os fatores que determinam o resultado da implantação de um FCS podem ser visualizados na Figura 2. Figura 2 Implementação de um FCS: fatores que influem nos resultados e investimentos (adaptado de Pedroso e Corrêa, 1996) Concluindo, Pedroso e Corrêa (1996) apresentam uma lista dos sistemas comerciais disponíveis no mercado brasileiro. Embora a referência seja antiga, não foi possível procurar uma lista mais atualizada Integração do APS com outros sistemas Conforme Herrmann (2005), a ênfase não deve ser colocada apenas na programação, senão também no controle da produção. Na terminologia da APICS, o controle é uma função pertencente ao módulo SFC (Shop Floor Control ou Controle das Atividades de Produção). Vollmann et al (2005) descreve como um elemento chave de um bom sistema de SFC à retroalimentação do desempenho da fábrica e dos fornecedores com respeito aos programas. Este aspeto de fechamento proporciona sinais para revisar os planos quando necessário. Conforme Rondeau e Litteral (2001), os módulos CRP e SFC dos sistemas MRP II davam poucas informações de como gerenciar melhor a execução das atividades no chão de fábrica. Na metade dos anos de 90, surgem os sistemas conhecidos como MES (Manufacturing Execution System). De acordo com McClellan (2001), o MES preenche a lacuna entre o sistema de programação e o de controle, utilizando informação on-line para gerenciar em tempo real a utilização dos recursos de manufatura. Corrêa; Gianesi e Caon (2001) explicam que o MES proporciona coleta automática e acúmulo de informações do realizado no chão de fábrica e envia para o sistema de planejamento e programação. Essencialmente, o MES faz a ligação entre o sistema de PCP e a fábrica em si. Na revisão bibliográfica, constatou-se que alguns autores consideram a função programação como parte integrante do MES, porém, neste artigo essa funcionalidade fica restrita aos 11/15

12 sistemas próprios de programação, seja o MRP ou o APS. Ainda, segundo Stadtler (2005), algumas funcionalidades do MES se superpõem com a programação detalhada dos APS. Como exemplos de integração dos sistemas MES / APS podem ser consultados os trabalhos de Liu et al (2002), Malmstrom (1997) e Rondeau e Litteral (2001). Para maiores detalhes acerca dos sistemas MES e sistemas híbridos, pode-se consultar Corrêa; Gianesi e Caon (2001). Finalizando, a integração dos sistemas APS com sistemas transacionais do tipo ERP será discutida a seguir Integração APS / ERP Como apresentado nos pontos anteriores, há duas propostas para a programação das operações em ambientes de produção intermitente do tipo MTO. Com o avanço do poder de processamento dos computadores, somado à grande quantidade de pesquisas, pode-se considerar que os APS se tornaram uma alternativa válida na hora de escolher um software de programação. No entanto, também merece destaque o fato de que ambos os sistemas (MRP APS) às vezes podem trabalhar juntos. Plenert e Kirchmier (2000) argumentam que devido à inercia de anos de utilização dos sistemas MRP/ERP, como também à resistência pelos fornecedores destes softwares para incluir as funcionalidades da programação com capacidade finita, os sistemas que incluíam esta funcionalidade foram desenvolvidos por vendedores independentes. Os autores detalham que os esforços por partes dos vendedores dos MRP/ERP para desenvolver esse tipo de sistemas ainda não tiveram o sucesso esperado, e, portanto, o resultado foi que para incluir estas funcionalidades, os vendedores dos MRP/ERP recorreram à compra ou a realização de alianças com os fornecedores de software de programação finita. Embora os sistemas APS tenham evoluído de tal forma que podem até serem utilizados de maneira independente, visto que muitos deles possuem a opção de cadastrar a entrada de pedidos dos clientes, a maioria das vezes eles complementam o MRP. Neste caso, o MRP se encarrega de gerar as ordens de produção e compras, com as respectivas quantidades, que entraram no momento de ação e necessitam ser sequenciadas, emitidas e liberadas. Com essa lista, o APS gera a sequência de produção para o setor aplicando regras pré-formatadas (TUBINO, 2007). Caberá a cada empresa verificar qual sistema se adapta melhor ao seu ambiente de trabalho. 6. Conclusão Este artigo teve como objetivo repassar como é feita a programação da produção em ambientes MTO de produção intermitente, concentrando a análise em duas abordagens principais: MRP e APS. Foram descritas duas técnicas e discutidas as suas diferenças. Pelo exposto, a programação com capacidade finita lentamente vai ganhando espaço no contexto industrial brasileiro. Cabe aqui também perguntar se os sistemas APS conseguiram substituir o MRP ou seguiram sendo vistos como um complemento. Para finalizar, os futuros usuários (ou aqueles que estão repensando como é feita a programação na sua empresa) deveriam avaliar qual é a opção que melhor se adapte a sua empresa. Levando em consideração um ambiente de fabricação do tipo MTO, as alternativas seriam: Se não dispõe de sistema gerencial do tipo ERP, avaliar a utilização isolada de um sistema APS; Se tiver sistema do tipo ERP, as alternativas são: 1) consultar o seu fornecedor se o seu sistema tem um módulo de programação finita. Se tiver, compreender o funcionamento do 12/15

13 mesmo, i.e., se ele deve ser integrado com o MRP o substitui totalmente ele. Além disso, observar se o sistema suporta e modela bem o ambiente da empresa; 2) Se não tiver o módulo de FCS, realizar uma pesquisa dos fornecedores independentes. Para isto pode-se seguir o procedimento detalhado em Pacheco e Cândido (2002). Maior quantidade de trabalhos detalhando implementações bem-sucedidas de sistemas de programação detalhada com capacidade finita, além de outros que atualizem a lista de APS disponíveis no mercado nacional e que forneçam as características dos mesmos poderiam impulsionar esta tecnologia e difundi-la entre o ambiente empresarial. Bibliografia AGUILAR, G. G. Análise de Sistemas de Planejamento Avançado (APS): conceituação e avaliação p. Dissertação (Mestrado) Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Industrial, Rio de Janeiro, ARNOLD, J. R. T. Introduction to Materials Management. 3. ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, CHASE, R. B.; JACOBS, F. R. & AQUILANO, N. J. Administração da produção para a vantagem competitiva. 10. ed. Porto Alegre: Bookman, CORRÊA H. L.; GIANESI, I. G. N. & CAON M. Planejamento, Programação e Controle da Produção. MRP II / ERP: conceitos, uso e implantação. 4. ed. São Paulo: Atlas, CORRÊA, H. L. & CORRÊA, C. A. Administração de produção e operações. Manufatura e serviços: uma abordagem estratégica. 2. ed. São Paulo: Atlas, BLACKSTONE JR, J. H. & COX III, J. F. APICS Dictionary. 11. ed. Alexandria, VA: APICS, DAVIS, M. M.; AQUILANO, N. J. & CHASE, R. B. Fundamentos de Dirección de Operaciones. 3. ed. España: McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A.U., DUMOND, E. J. Understanding and using the capabilities of finite scheduling. Industrial Management & Data Systems. Vol. 105, n.4, p , FAVARETTO, F. et al. Aspectos Relevantes na Implantação de Sistemas de Planejamento Fino da Produção. In: Anais do XIII ENEGEP, 1993, Florianópolis, SC. FERREIRA, B. S. Os sistemas que fazem o que outros prometiam. Disponível em: < Acesso em: 23 de fevereiro de FRAMINAN, J. M. & RUIZ, R. Architecture of Manufacturing Scheduling Systems: literature review and an integrated proposal. European Journal of Operational Research. Vol. 205, Issue 2, p , GARVIN, D. A. Manufacturing Strategy Planning. California Management Review. Vol. 35, n.4, p , GIACON, E. & MESQUITA, M. A. Estudo de Implantação de um Sistema de Programação Detalhada de Produção em uma Empresa de Fabricação de Embalagens Metálicas. In: Anais do XXVIII ENEGEP, Out. 2008, Rio de Janeiro, RJ. GIACON, E. Implantação de Sistemas de Programação Detalhada da Produção: levantamento das práticas de programação da produção na indústria p. Dissertação (Mestrado) Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, HARRISON, P. K. & PETTY, D. J. Systems for Planning and Control in Manufacturing. Oxford: Elsevier Science, 2002 HERRMANN, J. W. A history of decision-making tools for production scheduling Multidisciplinary International Scheduling Conference: Theory and Applications. New York, July 18-21, HOPP, W. J. & SPEARMAN, M. L. Factory Physics: foundations of manufacturing management. 2. ed. Boston: Irwin / McGraw-Hill, KUMAR, S. & MEADE, D. Has MRP run its course? A review of contemporary developments in planning systems. Industrial Management & Data Systems. Vol. 102, Issue 8, p , /15

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