A introdução de ferramentas APS nos sistemas de Planejamento, Programação e Controle da Produção

Transcrição

1 A introdução de ferramentas APS nos sistemas de Planejamento, Programação e Controle da Produção Cristhiano Stefani Faé (UFRGS) fae@producao.ufrgs.br Alexandre Erhart (UFRGS) erhart@producao.ufrgs.br Resumo As atividades de Planejamento, Programação e Controle da Produção (PPCP) exercem um papel fundamental no desempenho de uma organização. Este artigo apresenta um estudo sobre o contexto do PPCP, as principais dificuldades enfrentadas pelas empresas e as técnicas e ferramentas disponíveis. O estudo teve ênfase na avaliação da introdução de Sistemas de Programação com Capacidade Finita FCS e Sistemas de Planejamento e Programação Avançados APS nas atividades de PPCP. A análise revelou que estas ferramentas podem trazer resultados expressivos para as empresas. Palavras-chave: PPCP, Programação, APS. 1. Introdução O sistema de planejamento e controle da produção faz parte do sistema de informação do sistema produtivo, tendo ênfase nos materiais, máquinas, mão-de-obra e fornecedores. Tanto o sistema de planejamento e controle da produção como o próprio sistema de produção são concebidos para atender as condições do mercado e as condições impostas pela estratégia da empresa. Um sistema eficiente de planejamento e controle da produção pode trazer vantagens competitivas substanciais à empresa no mercado em que está inserida (VOLLMANN et al., 1997). Segundo Zattar (2004), não é de hoje que o sequenciamento, a programação e o planejamento da produção são temas de grande preocupação para as indústrias. Pesquisas na área começaram em meados do século XX. Na década de 1970 os computadores tornaram-se mais poderosos e baratos, viabilizando o surgimento dos sistemas computacionais, entre eles os sistemas para o Planejamento de Requisitos de Materiais MRP. Porém, os MRPs não tratavam da capacidade dos recursos produtivos da empresa em nenhum nível de sua solução. Em decorrência dessa limitação surgem na década de 1980 os sistemas de Planejamento de Recursos de Manufatura - MRP II. Assim como o MRP, que não considerava os recursos produtivos, o MRP II também possuía uma deficiência: considerava como infinita a capacidade dos recursos instalados e como constantes os lead times, de forma independente da demanda. Esta falta de visibilidade dos recursos resultava em um plano de produção não confiável e somente referencial. Em paralelo aos sistemas MRP II uma outra solução começava a ser pesquisada, os Sistemas de Programação com Capacidade Finita FCS e posteriormente os Sistemas de Planejamento e Programação Avançados APS (ZATTAR, 2004). Entretanto, foi somente na década de 90 que estes sistemas computacionais passaram a ser mais utilizados e difundidos no mundo todo, favorecidos com o grande número de implantações dos Sistemas de Gestão Empresarial (ERP). Neste cenário, os sistemas de MRP, MRP II, FCS e APS passaram a ser introduzidos de forma integrada aos ERP s. Segundo Saisse (2003), nos últimos anos foi constatada uma onda crescente de informatização nas empresas, notadamente dos sistemas corporativos do tipo ERP. No entanto, a informatização da gestão da manufatura continuou defasada, tendo em vista que os módulos específicos ENEGEP 2005 ABEPRO 9

2 existentes eram baseados em técnicas desatualizadas, com limitada aplicação no ambiente de produção. O presente artigo tem o objetivo de apresentar uma contextualização das atividades de PPCP - Planejamento, Programação e Controle da Produção, considerando a sua aplicação nos sistemas produtivos, as principais dificuldades encontradas e as ferramentas existentes para tratar tais questões. Na seção 2 é feita uma análise de todas as etapas envolvidas no PPCP. Na seção 3 são abordadas as problemáticas enfrentadas pelas empresas para executar tais etapas. Na seção 4 são apresentadas as principais ferramentas para estes processos. A seção 5 analisa as vantagens de se utilizar os softwares FCS/APS. Finalizando, a seção 6 apresenta as conclusões deste trabalho. 2. Planejamento, Programação e Controle da Produção (PPCP) Alguns autores tratam simplesmente como PCP Planejamento e Controle da Produção, considerando que a programação faz parte do planejamento; outros preferem discriminar as duas atividades, tendo em vista as diferenças existentes entre elas. O presente artigo utilizará apenas a nomenclatura de PPCP. Segundo a revista APS Insight (2001), a diferença fundamental entre planejamento e programação da produção é o horizonte e o nível de detalhamento considerado. Tipicamente o horizonte de planejamento é definido em semanas ou meses e agrega dados de demanda e capacidade para avaliar o impacto da programação. Já a programação, por outro lado, possui um horizonte de horas ou dias e considera trabalhos ou tarefas individuais e ferramentas específicas, permitindo, desta forma, instruções detalhadas a serem liberadas. FONTE: Adaptado de Volmann et al. (1997). Figura 1 Sistema de Planejamento, Programação e Controle da Produção. ENEGEP 2005 ABEPRO 10

3 As tarefas do PPCP podem ser descritas em três níveis hierárquicos da manufatura. No nível estratégico (decisões de longo prazo), onde são definidas as políticas estratégicas de longo prazo da empresa, o PCP participa da formulação do planejamento estratégico da produção, gerando um plano de produção. No nível tático (decisões de médio prazo), o PCP desenvolve o planejamento mestre da produção, obtendo o plano mestre da produção (PMP). No nível operacional (decisões de curto prazo), o PCP prepara a programação da produção administrando estoques, sequenciando, emitindo e liberando as ordens de compra, fabricação e montagem, bem como executa o acompanhamento e controle da produção (TUBINO, 2000). O início do processo, conforme a Figura 1, se dá pelo Planejamento Agregado da Produção (APP Aggregate Production Planning), uma programação preliminar e aproximada das operações que satisfaça a previsão da demanda a um custo mínimo e serve de base para o Planejamento de Recursos (MEREDITH & SHAFER, 2002). A desagragação do APP em produtos finais gera o Plano Mestre de Produção (MPS Master Production Scheduling), o qual definirá a correta utilização dos recursos apontados no APP (VOLLMANN et al., 1997). O MPS é um plano para a produção de itens de produtos finais, que leva em conta limitações de capacidade identificadas à grosso modo, de forma também agregada. A identificação dos limites de capacidade é feita através do planejamento aproximado de capacidade (RCCP Rough Cut Capacity Planning), com a discretização da demanda de cada período do APP em períodos menores e da desagregação da produção em diferentes tipos de produtos (KRAJEWSKI & RITZMAN, 1999). De posse do plano das informações oriundas do MPS, é realizado o Planejamento das Necessidades de Materiais (MRP Material Requirements Planning), responsável por calcular as necessidades líquidas de materiais que garanta que a quantidade demandada de produtos acabados seja produzida conforme o plano de produção. Como resultado final, o MRP gera as datas e as quantidades a serem fabricadas ou compradas, ao longo do horizonte de planejamento (ELSAYED & BOUCHER, 1994). Entretanto, Krajewski & Ritzman (1999) ressaltam que o MRP não considera limitações de capacidade, o que pode ser parcialmente obtido através do Planejamento da Capacidade (CRP Capacity Requirements Planning). Cabe ressaltar que o CRP ignora a possibilidade de existência de dois ou mais pedidos a serem processados num centro de trabalho no mesmo instante. A Programação da Produção (PS Production Scheduling) estabelece, a curto prazo, quanto e quando comprar, fabricar ou montar de cada item necessário à composição dos produtos finais. Para tanto, são dimensionadas e emitidas Ordens de Compra para os itens comprados, Ordens de Fabricação para os itens fabricados internamente, e Ordens de Montagem para as submontagens intermediárias e montagem final dos produtos definidos pelo MPS (TUBINO, 2000). Para garantir que o programa de produção emitido seja executado corretamente, utilizam-se os sistemas de controle de chão-de-fábrica (SFC Shop-Flor Control). No capítulo seguinte será apresentada uma análise sobre a complexidade e os principais problemas enfrentados nas atividades relacionados ao processo de PPCP. 3. A problemática do PPCP A execução de todos os procedimentos que estão relacionados ao PPCP, descritas de forma suscinta na seção anterior, certamente não é uma tarefa simples. Na prática, foi somente com o uso da informática que algumas destas atividades passaram a ser utilizadas e a ter importância para as empresas. A dinâmica de um ambiente industrial faz com que tais procedimentos tornem-se ainda mais complexos de serem plenamente realizados. Este dinamismo interfere diretamente nas tarefas ENEGEP 2005 ABEPRO 11

4 de longo prazo (APP e MPS, principalmente), de médio prazo (MRP e CRP) e sobretudo nas tarefas de curto prazo, mais especificamente na programação da produção. Todo o ciclo das atividades de PPCP termina com a programação da produção seguida do acompanhamento deste plano, ou seja, com o controle do que foi de fato produzido. É nesta etapa de programação que determina-se a ordem na qual as tarefas devem ser processadas, ou seja, a sua seqüência de realização. Esta etapa final, chamada de sequenciamento, pode ter grandes repercussões na capacidade de carga de trabalho, além de determinar se as tarefas vão ser concluídas a tempo (MEREDITH & SCHAFER, 2002). Dentre as atividades de PPCP, é certamente nestas etapas de programação e sequenciamento das atividades que as dificuldades são maiores para as empresas. Isto se deve ao fato de que as ineficiências ocorridas nestes processos são mais visíveis e afetam diretamente o desempenho da empresa em termos de custos, confiabilidade e agilidade nas entregas de pedidos, flexibilidade, níveis de estoques em processo e de estoques de produto acabado, tempos de atravessamento, otimização do uso dos recursos, dentre outros fatores. Em princípio, o sequenciamento e a emissão de um programa de produção deveriam ser tarefas simples para o setor de PCP das empresas, já que este programa está sendo suportado por um plano de produção de longo prazo e por um MPS de médio prazo, onde as necessidades de capacidade de produção foram analisadas e equacionadas em tempo hábil. Porém, dentro da dinâmica empresarial, instabilidades de curto prazo, como cancelamentos, adiantamentos ou acréscimos em pedidos dos clientes, alterações nas especificações dos itens, ou ainda, deficiências na qualidade e nos ritmos de trabalho, fazem com que a eficiência do sistema produtivo dependa fundamentalmente de um processo dinâmico de sequenciamento e emissão do programa de produção (TUBINO, 2000). Em termos de ordens Em termos de recursos Em termos de operações as ordens apresentam datas de entrega diferentes; cada ordem está em um estado diferente de realização; as ordens apresentam tempos de setup variáveis, de acordo com a ordem anterior; as ordens podem apresentar roteiros alternativos, possivelmente com produtividades diferentes; cada ordem pode ser feita em máquinas alternativas, com eficiências diferentes; as ordens podem atender a clientes com importância relativa diferente; as ordens podem necessitar de reprogramações freqüentes, tanto em função dos clientes (alterações nas quantidades e datas de entrega) quanto de ocorrências não previstas nos recursos e operações; FONTE: Adaptado de Corrêa et al. (2001). máquinas quebram, bem como demandam manutenção; matérias-primas podem não estar sempre e confiavelmente disponíveis; ferramentas podem não estar disponíveis; funcionários podem faltar; energia elétrica pode ser indisponível em determinados horários; as máquinas podem ter diferentes turnos de trabalho, com eficiências que mudam ao longo do dia; alguns produtos não podem ser programados simultaneamente (compartilham o mesmo molde, por exemplo); a equipe responsável pelo setup só pode fazer uma troca de cada vez, por exemplo; problemas relacionados à qualidade geralmente ocorrem, requerendo retrabalhos; as operações podem ter tempos de perecibilidade; operações podem demandar tempo de pós-produção (cura, secagem, etc.); operações podem ter restrições para a definição de tamanhos de lotes (capacidade de tanques, por exemplo); operações podem ser feitas em recursos gargalos, exigindo máxima utilização; operações podem demandar a disponibilidade simultânea de diversos recursos, por exemplo, uma determinada máquina trabalhando com uma determinada ferramenta ou com determinado operador especializado; Quadro 1 Restrições e complexidades das atividades de programação da produção. ENEGEP 2005 ABEPRO 12

5 O Quadro 1 apresenta uma relação das principais restrições e complexidades inerentes às atividades de programação da produção, analisadas em termos de ordens de produção, recursos produtivos e operações. 4. Ferramentas existentes para os processos de PPCP Diversos estudos vêm sendo realizados para tratar toda esta problemática da programação da produção. Para solucionar especificamente o problema do sequenciamento existem inúmeras regras, algoritmos e heurísticas na literatura. O fato é que diversos fatores influenciam na escolha dos melhores métodos e torna-se praticamente inviável a resolução manual destas alternativas, sendo comum chegar-se a um resultado sub-otimizado. Além disso, a incidência de erros e imprecisões são normais, por envolverem muitos cálculos e muitas horas de trabalho dos responsáveis por essas atividades. Face a essa problemática, os sistemas informatizados apresentam-se como ferramentas indispensáveis para tratar eficientemente as diversas variáveis de decisão e os conflitantes objetivos de desempenho presentes no processo de PPCP. Nesse contexto, destaca-se o MRP, um algoritmo desenvolvido na década de 70 para organizar as necessidades de materiais. O MRP realiza a explosão das necessidades de materiais e gera ordens de montagem, fabricação e compras, a partir da data de entrega do produto final. Porém, os MRPs não tratavam da capacidade dos recursos produtivos da empresa. Em decorrência dessa limitação, e em virtude da maior capacidade de processamento dos computadores, surgem na década de 1980 os sistemas de Manufacturing Resources Systems - MRP II (ZATTAR, 2004), com a proposta de estender-se ao nível dos recursos produtivos. Entretanto, a lógica do MRP/MRPII pressupõe algumas situações que não refletem a realidade dos ambientes produtivos. Dentre as quais, destacam-se: a programação considera a capacidade infinita dos recursos; os lead times são constantes; o ciclo de processamento é relativamente demorado; existe a necessidade de realizar muitas intervenções manuais; os sistemas requerem processos e roteiros fixos e assim não consideram as diferentes alternativas de sequenciamento, como também não consideram a possibilidade de fazer simulações; outras restrições não são consideradas, tais como mão-de-obra especializada, operações terceirizadas, tempos de preparação diferentes, ferramentas, etc.; entre outras limitações. Corrêa et al. (2001) destacam que o sistema MRP II sozinho tem recursos limitados para lidar com ambientes produtivos que apresentem grau de complexidade alta em termos de programação detalhada de fábrica. Nesse sentido, é importante ressaltar o nível hierárquico no qual o MRP está inserido (médio prazo), apresentando-se como uma excelente ferramenta de planejamento mas insuficiente no que diz respeito às decisões de programação da produção (curto prazo). Essas limitações incentivaram a pesquisa por ferramentas mais adaptadas à complexidade dos sistemas de manufatura. Na década de 90, juntamente com o advento dos Sistemas Integrados de Gestão (ERP - Enterprise Resources Planning), começou a surgir os Sistemas de Programação com Capacidade Finita (FCS - Finite Capacity Scheduling), e posteriormente os Sistemas de Planejamento e Programação Avançados (APS - Advanced Planning and Scheduling ou Advanced Planning Systems). Este novo conceito reconhece a necessidade da existência de um elo de ligação entre o planejamento de médio e longo prazo com o planejamento do chão-de-fábrica. As ferramentas FCS / APS serão descritas na próxima seção. ENEGEP 2005 ABEPRO 13

6 5. Softwares Avançados de Programação da Produção FCS/APS As ferramentas APS e FCS podem ser caracterizadas como Softwares Avançados de Planejamento e Programação da Produção, sendo capazes de considerar praticamente todas as variáveis e restrições inerentes ao ambiente produtivo, gerando planos de execução viáveis que necessitam de pouca ou nenhuma intervenção do programador. Na literatura nacional é muito comum também serem encontrados outros termos relacionados ao mesmo assunto, como Softwares de Planejamento Fino da Produção ou Sistemas de Programação Finita. Neste artigo adotou-se a nomenclatura FCS e APS. Como principais características destas ferramentas pode-se destacar: Capacidade finita: neste caso, são consideradas as reais capacidades dos recursos, ou seja, aloca-se trabalho aos recursos somente até um limite estabelecido; Restrições finitas: para retratar fielmente a produção, a programação considera todas as restrições operacionais existentes na produção, como limitações de ferramentas, operadores, matrizes, bitolas, energia elétrica, etc.; Relacionamento entre ordens: diferentemente do MRP, as ordens de produção geradas de forma separada podem ser interligadas, garantindo assim um controle sobre a produção; Reprogramações: em função de imprevistos e alterações na produção, estes sistemas permitem fazer reprogramações instantâneas, a fim de manter toda a empresa atualizada; Simulações de cenários: pelo fato de demonstrar a realidade da produção da empresa, é possível simular análises de performance e dos custos envolvidos com o uso de horasextras, terceirizações, compras de equipamentos, divisão de lotes, etc.; O Guia do Usuário do Software Preactor (2004) define a Programação da Produção com Capacidade Finita como o processo de criar uma seqüência de operações, relativas a um conjunto de ordens de produção, com um número limitado de recursos. Cada ordem é constituída de uma ou mais operações (por exemplo: perfuração, torneamento, pintura, etc.) que devem ser executadas em uma seqüência específica, usando um conjunto de recursos disponíveis (máquinas, trabalhadores, etc.). Uma seqüência ou programação de operações determina a hora de início e de término para cada operação e as distribui em seus respectivos recursos, de tal forma que sempre se evite conflitos ou superposições. Nos sistemas FCS / APS é realizada, inicialmente, a modelagem detalhada do sistema produtivo (máquinas, mão-de-obra, ferramentas, calendário, turnos de trabalho, roteiros de fabricação, taxas de operação, matriz de tempos de setup, restrições tecnológicas, etc.), e da regra de seqüenciamento, que deve estar em sintonia com os objetivos e políticas da empresa. A seguir, são introduzidas as informações de demanda (determinada pelo plano mestre de produção, pela carteira de pedidos e por previsões de vendas, bem como pedidos urgentes e simulações de datas de entrega). Além disso, o sistema deve ser constantemente abastecido com as condições reais do sistema produtivo (matéria-prima disponível, situação de máquinas, manutenções programadas, status das ordens, níveis dos estoques, apontamentos, etc.) e continuamente analisado pelo programador, que deve simular cenários e identificar possibilidades de melhorias no processo. Ritzman & Krajewski (2004) destacam que o ajuste manual das datas de processamento dos pedidos através de planilhas ou quadros magnéticos de programação da produção é virtualmente impossível, de modo que as melhores soluções para a programação da produção - aquelas que atendem às datas do MRP e não violam nenhuma das restrições - podem ser encontradas com os Sistemas de Programação com Capacidade Finita. Os softwares FCS e APS são, por conceito, sistemas especialistas em programação da ENEGEP 2005 ABEPRO 14

7 produção e são, portanto, introduzidos na maioria dos casos de forma integrada aos sistemas MRP e MRP II, suprindo assim as carências destas ferramentas, caracterizando assim os chamados sistemas híbridos (MRP/MRPII + FCS/APS). Segundo Corrêa et al. (2001), os sistemas híbridos tendem a ser crescentemente utilizados, pois o MRP II tem limitações importantes no tratamento de sistemas de produção complexos que tenham como principal recurso limitante não os materiais, mas a capacidade de produção. De acordo com a abordagem de Ritzman & Krajewski (2004), o MRP transfere ao FCS/APS a informação sobre quais os pedidos precisam ser programados, e ele devolve ao MRP as reais datas de início e fim de produção das operações, para fins de reprogramação das necessidades de materiais. Uma utilização comum dessa ferramenta em um sistema híbrido de PPCP pode ser observada na Figura 2. Figura 2 Sistema híbrido MRP/MRP II FCS/APS. Um fato que merece atenção é que o conceito envolvido nos sistemas baseados em capacidade finita não substitui e nem exclui a necessidade por sistemas de capacidade infinita. Ou seja, as ferramentas FCS e APS, apesar de poderem trabalhar de forma isolada (stand alone), surgiram com o propósito de integrarem-se aos sistemas de ERP, MRP e MRPII. A Figura 2 demonstra de forma clara este relacionamento e a complementariedade entre os sistemas. 6. Conclusão O presente estudo apresentou e analisou as complexidades inerentes ao processo de PPCP, sobretudo em relação à programação da produção. Observou-se o seu importante papel estratégico na obtenção de resultados financeiros nas empresas, e introduziu-se a utilização de ferramentas APS nos sistemas de PPCP, como forma de explorar os ganhos potenciais das decisões de curto prazo dos ambientes de manufatura. Como limitações e dificuldades encontradas no desenvolvimento deste trabalho, pode-se citar a pouca disponibilidade de bibliografia objetiva e atualizada no assunto, principalmente no que se refere às ferramentas FCS e APS. Mesmo que este mercado dos sistemas baseados no conceito de capacidade finita esteja em uma fase de evolução e aceitação por parte das empresas, este fato pode ainda ser um dos responsáveis pela questão das empresas demonstrarem alguma resistência na adoção destas ferramentas. ENEGEP 2005 ABEPRO 15

8 As discussões relatadas neste artigo demonstram claramente a atual necessidade das empresas por ferramentas mais ágeis e confiáveis para a gestão da manufatura. Da mesma forma, verifica-se a insatisfação destas organizações que, acompanhando o ritmo do mercado, passaram a adotar os sistemas corporativos de MRP e ERP. Tal fato foi impulsionado, acima de tudo, pela promessa de que estas ferramentas viriam para solucionar todos os problemas de gerenciamento da produção. O conceito de capacidade finita vêm sendo introduzido em centenas de empresas no mundo todo, configurando-se como toda uma família de ferramentas de sequencimento, programação e planejamento da produção. Muitas empresas vêm se beneficiando dos resultados alcançados com o uso de softwares FCS e APS, devido ao grande impacto que exercem. Porém, a adoção destes sistemas para gerenciar as atividades de PPCP exige um amplo estudo sobre as particularidades de cada empresa. A correta tomada de decisão pela melhor ferramenta e a posterior implantação pode garantir inúmeros benefícios para o desempenho da organização, dentre os quais pode-se citar a: redução dos custos operacionais, redução no nível de estoques, aumento da capacidade aparente, melhoria na performance de entrega dos pedidos, aumento da flexibilidade, entre inúmeros outros. Referências APS INSIGHT (2001) Desktop Guide to APS. Disponível em: < Acesso em 10/05/2005. CORRÊA, H. L; GIANESI, I. G; CAON, M. (2001) Planejamento, Programação e Controle da Produção. São Paulo: Atlas. ELSAYED, E. A. & BOUCHER, T. O. (1994) Analysis and control of production systems. 2ª ed. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall. MEREDITH, J. R. & SHAFER, S. M. (2002) Administração da produção para MBAs, 1ª ed. São Paulo: Bookman. PREACTOR. (2004) User Guide. Preactor International, UK. RITZMAN, L.P. & KRAJEWSKI, L.J. (2004) Administração da Produção e Operações. São Paulo: Prentice Hall. SAISSE, M. C. P. (2003) Planejamento fino da produção - um elo esquecido na estratégia de manufatura. XXIII Encontro Nacional de Engenharia de Produção. Ouro Preto, MG. TUBINO, D. F. (2000) Manual de Planejamento e Controle da Produção. São Paulo. TURBIDE, D. (2000) What happened to APS? Midrange Enterprise. VOLMANN, T. E; BERRY, W. L; WHYBARK, D. C. (1997) Manufacturing planning and control systems, 4ª ed. Boston: McGraw-Hill. KRAJEWSKI, L.J. & RITZMAN, L.P. (1999) Operations management, strategy and analysis, 5ª ed. Massachusetts: Addison-Wesley. ZATTAR, I.C. (2004) Análise da aplicação dos Sistemas Baseados no Conceito de Capacidade Finita nos diversos níveis da administração da manufatura através de estudos de caso. Tese de Mestrado. UFSC. ENEGEP 2005 ABEPRO 16