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HANNAH COLLAÇO MINGRONI PLANEJAMENTO DAS NECESSIDADES DE DISTRIBUIÇÃO (DRP): UM MODELO PARA EXPORTAÇÃO DE PAPEL Trabalho de Formatura apresentado à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para a obtenção do Diploma de Engenheiro de Produção São Paulo 2012 HANNAH COLLAÇO MINGRONI PLANEJAMENTO DAS NECESSIDADES DE DISTRIBUIÇÃO (DRP): UM MODELO PARA EXPORTAÇÃO DE PAPEL Trabalho de Formatura apresentado à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para a obtenção do Diploma de Engenheiro de Produção Orientador: Prof. Dr. Marco Aurélio de Mesquita São Paulo 2012 Aos meus amigos, à minha família, e a todos que me ajudaram neste trabalho. AGRADECIMENTOS Ao meu orientador Professor Marco Aurélio de Mesquita, por sua dedicação, por seu apoio, e por seus conselhos, mesmo com a dificuldade da distância. Aos meus colegas de empresa que me ajudaram tanto no desenvolvimento deste trabalho, quanto no meu aprendizado profissional. Faço um agradecimento especial a Márcio de Campos Marino, que me deu várias sugestões para construção do modelo. Aos meus pais Roberto e Estela, por tudo que me proporcionaram em todos os momentos da minha vida. À minha irmã Pauline, sempre disponível para ajudar no que eu necessitasse, inclusive neste trabalho. Aos meus amigos, por me darem a certeza de que sempre posso contar eles. Em especial, agradeço a Claudio Cruz, que gentilmente fez a revisão final do texto, e a Dyetry Amaral de Miranda, que fez toda a formatação do trabalho. A Daniel Fachin Soares, por todo o amor e paciência dedicados a mim. RESUMO Este projeto foi desenvolvido na área de exportações de uma empresa produtora de papel e celulose, responsável por decidir como atender os diferentes mercados pelo mundo. Numa análise da situação atual, percebeu-se que alguns mercados passavam por épocas de desabastecimento por uma falta de planejamento a médio prazo de abastecimento dos estoques. Foi identificado que o atual processo de decisão de qual volume seria embarcado a cada mercado oferecia oportunidades de melhorias. Num primeiro momento, foi feita uma proposta de melhoria para o processo de previsão de demanda, e, num segundo momento, foi desenvolvido um modelo para dar suporte à gestão de estoques e melhorar o abastecimento de cada um dos mercados atendidos pela exportação. A proposta de melhoria de previsão de demanda está apoiada na utilização de métodos quantitativos de previsão, ainda não difundidos na empresa estudada. Para tanto, foi aconselhado o uso do software Minitab e de uma planilha Excel que a empresa já possui, para identificar quais os melhores métodos quantitativos a serem utilizados. Quanto ao modelo de apoio à gestão de estoques, utiliza como base a metodologia de um planejamento de necessidades de distribuição (DRP), que é otimizado por meio de um modelo de programação linear. Sua aplicação na empresa foi feita a partir de uma planilha Excel, em que se aplicou a ferramenta Solver. Palavras-chave: DRP. Gestão de estoques. Programação Linear. ABSTRACT This project was developed in paper and pulp industry’s exportation department, which is responsible for deciding how to supply many markets worldwide. By analyzing the current situation in this department, it was found that some markets had shortages (as well as high inventories) periods, as a consequence of a lack of a medium-term inventory planning. It was noticed that the current decision process of how much product should be sent to which market showed some improvement opportunities. At first, it was made an improvement proposal for the demand forecasting process, and, so, a model was created in order to support inventory planning and improve the way each market was supplied by the company. The demand forecasting improvement proposal is based on quantitative methods of forecasting, which still are not used in the company. It was advised to use de software Minitab and a file from Excel that it already possesses to identify which is the best quantitative method to de used in each case. The model to support the inventory planning is based in a Distribution Requirements Planning (DRP) methodology, which is optimized by a linear programming model. The implementation occurred with an Excel file, in which was applied the Solver tool. Keywords: DRP. Inventory Management. Linear Programming. LISTA DE FIGURAS Figura 1: Localização de florestas e fábricas da Suzano Papel e Celulose 12 Figura 2: Organograma da empresa Suzano Papel e Celulose SA 12 Figura 3: Localização dos armazéns da SPPA 14 Figura 4: Localização dos armazéns da SPPE 14 Figura 5: Processo de produção de papel 16 Figura 6: Organização da Unidade de Negócio de Papel 16 Figura 7: Metodologia para modelagem em pesquisa operacional, segundo Winston (1993) 36 Figura 8: Recebimento e consolidação das necessidades brutas 40 Figura 9: Distribuição de cotas para as regiões comerciais do ME 43 Figura 10: Proposta de melhoria no processo de previsão de vendas das regiões do Mercado Externo 47 Figura 11: Tela do Minitab para previsão de demanda 48 Figura 12: Tela de previsão de demanda da ferramenta proposta por SOARES (2011) 49 Figura 13: Aplicação do método de Média Móvel para as vendas do Produto A na América Latina 51 Figura 14: Aplicação do método de Suavização Exponencial Simples para as vendas do Produto A na América Latina 51 Figura 15: Aplicação do método de Suavização Exponencial com Tendência para as vendas do Produto A na América Latina 52 Figura 16: Aplicação do método de Suavização Exponencial com Tendência e Sazonalidade para as vendas do Produto A na América Latina 52 Figura 18: Aplicação do método de Decomposição clássica para as vendas do Produto A na América Latina 53 Figura 19: Planilha de Excel para a entrada dos parâmetros 63 Figura 20: Planilha Excel para os cálculos da função objetivo e de restrição de capacidade 64 Figura 21: Planilha Excel no formato DRP 65 Figura 22: Planilha Excel contendo as saídas do modelo 66 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Descrição das regiões de venda dentro do Mercado Externo ................................... 15 Tabela 2: Fluxo do Planejamento das vendas pela área de Mercado Externo .......................... 17 Tabela 3: Cálculo do TPOP ...................................................................................................... 26 Tabela 4: Cálculo DRP, adaptado de Ross (1948) ................................................................... 28 Tabela 5: Descrição das regiões de venda do Mercado Externo .............................................. 38 Tabela 6: Esquema da previsão de vendas mensal realizada por cada região de vendas ......... 39 Tabela 7: Previsão de capacidade produtiva para o Mercado Externo ..................................... 41 Tabela 8: Comparação dos MAPEs dos diferentes métodos de previsão de demanda para cada região, para o produto A .......................................................................................... 54 Tabela 9: Capacidade produtiva mensal atribuída ao MercadoExterno para o produto A ...... 67 Tabela 10: Exemplo de cálculo de preço ex-mill do produto A aos clientes de uma região comercial .................................................................................................................. 68 Tabela 11: Previsões de volume de venda do produto A para cada região comercial do ME . 69 Tabela 12: Previsões de preço ex-mill para o produto A em cada região comercial do ME .... 69 Tabela 13: Dados de custo de produção do produto A ............................................................. 70 Tabela 14: Projeção mensal do custo ponderado médio de fabricação do produto A .............. 72 Tabela 15: Recebimentos programados do produto A nos escritórios internacionais .............. 72 Tabela 16: Parâmetros do modelo para o produto A ................................................................ 73 Tabela 17: Distribuição de cotas (expedições) do produto A para as regiões comerciais proposta pelo modelo ............................................................................................... 74 Tabela 18: Estoque do produto A de cada região proposto pelo modelo ................................. 74 Tabela 19: Vendas do produto A de cada região comercial propostas pelo modelo ................ 75 Tabela 20: Falta do produto A para cada região, segundo proposta do modelo....................... 75 ABREVIAÇÕES CD – Centro de distribuição DRP – Distribution Requirements Planning EAM – Erro Absoluto Médio EM – Erro Médio EPAM ou MAPE – Erro Percentual Absoluto Médio ou Mean Absolute Percentual Error EQM – Erro Quadrático Médio SPPA – Suzano Pulp and Paper America SPPE – Suzano Pulp and Paper Europe ME – Mercado Externo MTO – Make to Order MTS – Make to Stock PAP – Planejamento Agregado da Produção <r, Q> - Replacement /Quantity SAP - Systems, Applications, and Products in Data Processing SKU – Stock Keeping Unit TPOP – Time Phased Order Point UNP – Unidade de Negócios Papel SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 11 1.1. DESCRIÇÃO DA EMPRESA ........................................................................ 11 1.2. FORMULAÇÃO DO PROBLEMA ............................................................... 16 1.3. OBJETIVO ..................................................................................................... 19 1.4. JUSTIFICATIVA ........................................................................................... 19 1.5. ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................... 20 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................ 21 2.1. PREVISÃO DE DEMANDA ......................................................................... 21 2.1.1. MÉTODOS QUANTITATIVOS .............................................................. 22 2.2. TIME PHASED ORDER POINT ................................................................... 26 2.3. PLANEJAMENTO DAS NECESSIDADES DE DISTRIBUIÇÃO - DRP ... 27 2.4. MODELOS DEPROGRAMAÇÃO LINEAR PARA PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO E ESTOQUES ............................................................................................... 29 3. ANÁLISE DA SITUAÇÃO ATUAL ........................................................................... 37 3.1. LINHAS DE PRODUTO ................................................................................ 37 3.2. PREVISÃO DE DEMANDA ......................................................................... 38 3.3. DISTRIBUIÇÃO DE COTAS ........................................................................ 40 4. PREVISÃO DE DEMANDA ........................................................................................ 45 4.1. COLETA E ANÁLISE DE DADOS .............................................................. 45 4.2. MODELO PROPOSTO .................................................................................. 47 4.3. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS .............................................................. 50 5. PLANEJAMENTO DAS NECESSIDADES DE DISTRIBUIÇÃO - DRP .............. 56 5.1. MODELO PARA PLANEJAMENTO DAS NECESSIDADES DE DISTRIBUIÇÃO (DRP) ...................................................................................................... 56 5.2. COLETA DE DADOS .................................................................................... 66 5.3. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS .............................................................. 73 6. CONCLUSÃO ............................................................................................................... 77 6.1. SÍNTESE ........................................................................................................ 77 6.2. ANÁLISE CRÍTICA ...................................................................................... 78 6.3. DESDOBRAMENTOS .................................................................................. 79 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 81 8. APÊNDICES .................................................................................................................. 83 11 1. INTRODUÇÃO 1.1. DESCRIÇÃO DA EMPRESA Este trabalho tratará do planejamento da exportação de produtos da empresa Suzano Papel e Celulose SA, uma das principais empresas que compõem o Grupo Suzano. A Suzano está presente em mais de 80 países e há 85 anos investe no segmento de papel e celulose, sendo considerada uma empresa de base florestal e uma das maiores produtoras verticalmente integradas de papel e celulose da América Latina. Os principais produtos da empresa, comercializados no mercado doméstico e internacional, são celulose de eucalipto, papéis para imprimir e escrever (revestidos e não revestidos) e papel cartão. Além disso, a empresa possui grandes investimentos em biotecnologia (desenvolvimento de novas mudas) e em biomassa para a geração de energia. A companhia possui cinco unidades industriais: em Mucuri, no sul da Bahia, está sediada a maior unidade integrada produtora de celulose e papel; e suas outras quatro fábricas (Suzano, Limeira, Rio Verde e Embu) estão sediadas no interior de São Paulo. Além disso, também está investindo em mais duas fábricas no Maranhão e no Piauí, com previsão de início de operação em 2013 e 2014, respectivamente. Suas áreas florestais somam aproximadamente 771 mil hectares, dos quais 326 mil com florestas plantadas, concentrados na Bahia, no Espírito Santo, em São Paulo, em Minas Gerais, no Maranhão, no Tocantins e no Piauí, como indica a Figura 1. Em 2011, comercializaram 1,8 milhão de toneladas de celulose total e 1,3 milhão de toneladas de papel. Com os novos projetos, a capacidade de celulose anual aumentará para 4,9 milhões de toneladas. Figura 1: Localização de florestas e fábricas da Suzano Papel e Celulose A estrutura organizacional da empresa de negócio: UN Papel, UN Celulose e UN Florestal, como Figura 2: Organograma da empresa Suzano Papel e Celulose SA florestas e fábricas da Suzano Papel e Celulose utura organizacional da empresa é dividida em três grandes unidades Celulose e UN Florestal, como mostrado na Figura Organograma da empresa Suzano Papel e Celulose SA 12 é dividida em três grandes unidades (ou áreas) Figura 2. 13 As Unidades de Negócios possuem, cada uma, sua própria área comercial, sendo que a da Unidade de Negócio Papel (UNP) é dividida em Mercado Interno (voltado para as vendas no Brasil, somente)e Mercado Externo (contemplando todas as vendas de papel para países que não o Brasil), como mostra a Figura 6. O foco deste projeto será a área de Mercado Externo da UNP, setor no qual a autora realiza estágio e possui acesso às informações necessárias para o desenvolvimento do trabalho. A área de Mercado Externo divide-se em quatro regiões de venda: América do Norte (ou Suzano Pulp and Paper America), Europa (ou Suzano Pulp and Paper Europe), América Latina e Overseas. A seguir, cada região será caracterizada mais detalhadamente e um resumo contendo as principais características de cada região é apresentado na Tabela 1. Para atender à demanda de exportação para localidades mais distantes do Brasil, a Suzano adotou a estratégia de abrir escritórios internacionais. Dessa maneira, os clientes não precisam esperar o tempo de transporte do Brasil até os portos de seus respectivos países (os lead times são de três meses, em média) para receberem os produtos, que, por meio desses escritórios, fica disponível em armazéns mais próximos do seu destino final. Embora esses escritórios possuam administração própria, cabe ao responsável pela área de Mercado Externo no Escritório Central de São Paulo decidir qual volume de produção será enviado aos armazéns internacionais. São dois os escritórios internacionais da Suzano que vendem papel (há um na Ásia que vende apenas celulose e, por isso, não está incluído no escopo deste trabalho): a Suzano Pulp and Paper America (SPPA) e a Suzano Pulp and Paper Europe (SPPE). A SPPA é responsável pelas vendas para os Estados Unidos e para o Canadá e está localizada em Forth Launderdale, nos Estados Unidos. O escritório SPPA gerencia quatro armazéns localizados em Baltimore, Houston, Jacksonville e Port Everglades (Localização dos armazéns da SPPA Figura 3). A SPPE, por sua vez, é escritório da Suzano encarregado das vendas para a Europa, sendo responsável por quatro armazéns: Rouen (França), Tilbury (Reino Unido), Livorno (Itália) e Barcelona (Espanha), como indica a Figura 4. O seu escritório, porém, está localizado na Suíça. 14 Figura 3: Localização dos armazéns da SPPA Figura 4: Localização dos armazéns da SPPE Baltimore, MD Jacksonville, FL Houston, TX Appleton (consignação) Carson, CA Barcelona – Espanha Tilbury – UK Rouen – França Livorno – Itália 15 Além dessas duas regiões de venda (América do Norte e Europa), a Suzano possui muitos clientes regulares na América Latina, que, por sua proximidade com o Brasil, é de responsabilidade dos vendedores que negociam seus pedidos diretamente a partir do Escritório Central da Suzano em São Paulo, no modelo Make to Order (MTO). Isso significa que os pedidos são negociados num mês, para que sejam produzidos e faturados no mês seguinte. Todos os outros países do globo que não se encaixam em nenhuma das regiões supracitadas são considerados como pertencentes à região de vendas Overseas. Nesse caso, lida-se com clientes esporádicos, geralmente com preço mais baixo, que também fazem seus pedidos no modelo MTO, como a região América Latina. Todas as quatro regiões podem receber produtos das fábricas de Mucuri, Limeira ou Suzano, mas apenas a região América Latina recebe produtos da fábrica de Embu. Como os pedidos produzidos em Mucuri são exportados via porto de Vitória, e os produzidos em Suzano, Limeira e Embu são exportados via porto de Santos, as quatro regiões comerciais do Mercado Externo recebem cargas de ambos os portos. Tabela 1: Descrição das regiões de venda dentro do Mercado Externo América do Norte Europa América Latina Overseas Estratégia de produção MTS MTS MTO MTO Tempo em trânsito 3 meses 3 meses 1 mês 1 mês Localização da equipe de vendas Escritório EUA (SPPA) Escritório Europa (SPPE) Escritório Central SP Escritório Central SP Para atender à demanda da área Comercial (tanto o Mercado Interno quanto o Mercado Externo), dentro da Unidade de Negócios Papel, existe a área de Planejamento de Demanda (indicada na Figura 6), que é encarregada de realizar a programação da produção de todas as máquinas da empresa, nas cinco plantas instaladas pelo Brasil (Figura 1). As máquinas papeleiras são máquinas que espalham um composto chamado “massa de papel” em telas, para que sequem e formem as bobinas de papel (Figura 5). Além dessas máquinas, há as máquinas cortadeiras, que recebem as bobinas de papel e as cortam em folhas de diversos tamanhos. 16 Figura 5: Processo de produção de papel A programação da produção, portanto, consiste basicamente em programar as máquinas que fabricam e cortam o papel. Tal programação é feita mensalmente, considerando o limite da capacidade produtiva, os níveis de estoque de cada produto e as previsões de vendas realizadas pelas áreas comerciais. Como a área de Planejamento e Demanda deve dividir a sua oferta de capacidade produtiva entre as demandas do Mercado Interno e do Mercado Externo, deve tomar a decisão de quais demandas serão atendidas e quais não. Visto que os preços do Mercado Externo são bem inferiores aos do Mercado Interno, a programação das máquinas é feita priorizando-se a demanda brasileira, deixando apenas o excedente do espaço em máquina para a exportação. Figura 6: Organização da Unidade de Negócio de Papel 1.2. FORMULAÇÃO DO PROBLEMA Dado que a oferta de produção destinada ao Mercado Externo geralmente corresponde ao excedente do espaço em máquina que não foi destinado ao Mercado Interno, a área de Planejamento de Demanda delega ao Mercado Externo cotas de produção, ou seja, o 17 excedente de espaço em máquina que estará disponível para seus pedidos. Esse processo utilizado para a programação das máquinas é composto por duas etapas: a) A área de Planejamento de Demanda estabelece, no início de cada mês, quais serão as cotas de produção (em toneladas) do Mercado Externo para cada linha de produto; b) A área de Mercado Externo, ao longo do mês, se dedica a ocupar as cotas de produção do mês seguinte (fornecidas pelo Planejamento da Demanda) por meio de colocação de pedidos no sistema SAP. A partir do momento em que a área de Mercado Externo recebe do Planejamento de Demanda as cotas de produção por produto e de cada máquina, ocorre uma reunião de distribuição dessas cotas entre as quatro regiões descritas na Tabela 1(SPPA, SPPE, América Latina e Overseas). Assim, ao longo do mês, cada uma das quatro regiões poderá colocar no sistema SAP seus respectivos pedidos de produção seguindo a cota que lhes foi destinada. Ao final do mês, todas as ordens já devem estar dentro do sistema SAP e de acordo com as cotas de produção enviadas pelo Planejamento, para serem produzidas no mês seguinte. A Tabela 2 apresenta um resumo das operações que ocorrem na área de Mercado Externo, e que envolvem os processos decisórios a serem discutidos neste trabalho: Tabela 2: Fluxo do Planejamento das vendas pela área de Mercado Externo M 1- Definição das cotas de produção para o ME, realizada pela área de Planejamento 2- Recebimento das cotas de produção do Mês M+1 (da área de Planejamento para a área de Mercado Externo) 3- Distribuição das cotas de produção entre as regiões, considerando as demandas de cada região, mas não os reais níveis de estoque 4- As regiões colocam seus pedidos no sistema de acordo com a respectiva cota recebida, para que sejam produzidos em M+1: América Latina e Overseas colocam pedidos para clientes pequenos e distribuídos, enquanto que SPPA e SPPE colocam poucos pedidos volumosos para estoque M+1 1- Produção dos pedidos colocados no sistemaem M 2- Embarque dos pedidos M+2 1- Faturamento dos pedidos de América Latina e Overseas (produção contra-pedido) M+3 M+4 1- Produção chega aos armazéns da SPPA e da SPPE 2- SPPA e SPPE vendem a produção de M+1 (atendem pedidos a partir do estoque) 18 O processo de distribuição de cotas de produção pelo Mercado Externo entre as regiões, porém, deve levar em consideração uma série de variáveis para garantir a maximização da receita da empresa. A produção deve ser alocada nas regiões de vendas mais rentáveis, mas garantindo níveis de serviço mínimos nas regiões menos rentáveis. Por exemplo, se um volume muito alto for destinado à região Overseas, onde o preço é muito baixo, o lucro da empresa será muito menor do que se esse mesmo volume for alocado na região América Latina. Porém, embora os preços da América Latina sejam melhores do que o de outras regiões, não se pode destinar toda a produção a essa região, porque não há clientes suficientes para tanto, e porque é estrategicamente importante para a empresa manter clientes em outras regiões do mundo. O grande problema deste processo distribuição da produção entre as regiões do Mercado Externo, da maneira como é realizado atualmente, é que, por falta de um planejamento a médio prazo do abastecimento das regiões comerciais, não raro ocorrem períodos de desabastecimento, principalmente nos escritórios internacionais SPPA e SPPE. Além disso, o fato de as decisões de distribuição de cotas serem tomadas levando em conta apenas o curtíssimo prazo resulta em que os níveis de estoque nos escritórios internacionais tenham grandes oscilações, ou seja, que havia épocas em que alcançava níveis muito altos e épocas em que havia escassez. Trata-se de um processo decisório complexo, com restrições de níveis de serviço, de natureza dinâmica (diversos lead times) e que envolve estratégias de atendimento conflitantes. Ainda assim, ele é realizado de maneira apenas qualitativa, sem avaliar os impactos nas diversas regiões e os trade-offs de maneira agregada (por exemplo, avaliar os impactos negativos na receita ao se distribuir produção para uma região pouco rentável, junto com o impacto nos estoque dos escritórios internacionais). Além disso, esta distribuição é feita sem auxílio de nenhum método quantitativo ou numérico de otimização. Isso implica em que o conceito de otimização, neste processo, fica extremamente comprometido, acarretando uma deficiência de embasamento para a tomada de decisões. Por exemplo, um critério muito relevante que não é avaliado quantitativamente, ao menos não com a frequência devida, é o nível de estoques de cada produto nos escritórios internacionais. Durante o processo de distribuição de cotas, a única informação a esse respeito que se leva em conta é a quantidade de produção fornecida nos meses anteriores. Em outras palavras, não se leva em conta o volume vendido pelos escritórios internacionais para avaliar os estoques, mas apenas o volume produzido, e ainda assim de maneira extremamente 19 superficial (apenas a produção do último mês é levada em conta). Identifica-se nesse caso, portanto, uma oportunidade de uso de modelos quantitativos de apoio à decisão. 1.3. OBJETIVO Conforme exposto anteriormente, a área de Mercado Externo possui a função de, mensalmente, distribuir as cotas de produção entre suas regiões de vendas no exterior. No entanto, esta decisão, embora de grande impacto para a receita da empresa, geralmente é tomada de forma empírica, ou baseada em previsões de venda pouco acuradas. Quando em relação às cotas dos escritórios internacionais (SPPA e SPPE), as decisões são ainda mais complexas, porque a distância geográfica desses mercados em relação à matriz dificulta que esta tenha uma percepção da demanda do mercado. Além disso, os lead times de entrega da produção são maiores do que os da América Latina (três meses em média), o que torna a gestão desses estoques ainda mais difícil. O objetivo deste trabalho, portanto, é o de desenvolver um modelo que auxilie neste processo de tomada de decisão. Por um lado, propõe-se melhorar a previsão de demanda de cada região comercial e, por outro, melhorar a expedição dos produtos da empresa, de maneira a realizar uma gestão de estoques mais eficaz e dinâmica. 1.4. JUSTIFICATIVA São dois os grandes motivos que justificam a elaboração deste trabalho: o interesse acadêmico e o interesse prático da empresa. No que diz respeito ao interesse acadêmico, durante o desenrolar desse trabalho, será tratado um tema clássico na literatura: a gestão de estoques, e, mais especificamente, o time phased order point (TPOP). Embora muito já se tenha sido pesquisado a respeito desses temas, este trabalho trata de um caso complexo, sujeito a várias restrições (nível de serviço mínimo e capacidade produtiva, por exemplo), com variáveis múltiplas e – o que o torna o mais singular – decisões/informações escalonadas no tempo (diferentes lead times). Já em relação ao interesse prático da empresa, o modelo proposto neste trabalho, além de agilizar e facilitar as decisões tomadas pela área de Mercado Externo, irá oferecer resultados matematicamente mais consistentes do que os obtidos atualmente, que ainda são obtidos de maneira empírica e omitem algumas importantes variáveis. Pretende-se que, com a utilização desse modelo, seja economizado muito tempo dos colaboradores, que passarão a ter 20 uma ferramenta que realiza automaticamente uma série de cálculos e previsões antes feitos manualmente. 1.5. ESTRUTURA DO TRABALHO O primeiro capítulo deste trabalho teve o objetivo de apresentar a empresa onde o projeto foi desenvolvido, com uma breve descrição de seu negócio, de seus mercados e da maneira como está organizada. Também no primeiro capítulo foi descrito o problema a ser tratado neste projeto, bem como o seu escopo, que será essencialmente focado na área de Mercado Externo da Unidade de Negócios de Papel. O capítulo 2 tratará da fundamentação teórica em que se basearão todas as formulações realizadas ao longo do trabalho para solucionar o problema apresentado no primeiro capítulo. O terceiro capítulo, por sua vez, fornecerá detalhes do problema brevemente formulado no primeiro capítulo e apresentará as duas frentes em que serão dividas as melhorias propostas: previsão de demanda e planejamento das necessidades de distribuição. Uma vez definida essa divisão, os capítulos 4 e 5 serão dedicados cada um à sua frente de trabalho, possuindo, também cada um, o detalhamento da metodologia de coleta de dados, a apresentação do modelo proposto para a solução do problema e os resultados obtidos. O capítulo 4 abordará a solução para o problema de previsão de demanda e o capítulo 5, a solução para o problema de distribuição de cotas de produção. Por fim, o capítulo 6 trará uma síntese do projeto, uma discussão conclusiva dos resultados obtidos e os desdobramentos do trabalho na empresa, além de aprendizados e dificuldades que ocorreram no desenrolar do projeto. 21 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Este capítulo tem como objetivo apresentar a revisão bibliográfica feita pela autora para embasar e auxiliar a formulação do modelo para solução do problema apresentado no item 1.2. Para isso, três grandes frentes de pesquisa foram realizadas. Num primeiro momento, serão apresentados métodos de previsão de demanda encontrados na literatura que poderão ser complementares aos utilizados atualmente pela Suzano. Depois serão discutidos dois tópicos relacionados a gerenciamento de estoques (time phased order point e DRP) e alguns modelos de programação linear para planejamento da produçãoe estoque, sendo essa segunda parte utilizada como fundamentação para o modelo de otimização a ser proposto nos capítulos seguintes. 2.1. PREVISÃO DE DEMANDA Os métodos de previsão de demanda são muitos e podem ser agrupados em três tipos: os métodos qualitativos e modelos quantitativos. Os métodos qualitativos são baseados na experiência e conhecimento intrínseco das pessoas, que fazem suas previsões a partir de opiniões, estimativas e informações subjetivas, como análises de concorrência, pesquisas de mercado, opiniões de gerentes de vendas etc. Os métodos quantitativos consistem em séries temporais, que identificam padrões de demanda do passado que serão replicadas no futuro, com tendências e sazonalidades definidas. Já os métodos causais tentam identificar as variáveis que geram efeitos na demanda para analisar o seu comportamento e, assim, mensurar os impactos na demanda. Este trabalho, porém, terá como foco os métodos quantitativos, que ainda não são utilizados na Suzano Papel e Celulose e, portanto, podem ser complementares à previsão de demanda qualitativa realizada atualmente (a maneira como é feita previsão atual será descrita mais adiante, no item 3.2 deste trabalho). Segundo Makridakis (1986) apud Hanke e Reitsch (1998), seres humanos possuem conhecimento único e informações internas que não conseguem ser incorporadas em métodos quantitativos. Porém, surpreendentemente, as previsões de métodos empíricos e laboratórios experimentais têm se mostrado menos acuradas do que as previsões de métodos quantitativos. Segundo os autores, seres humanos tendem a ser otimistas e subestimar incertezas futuras. Além disso, os custos de se utilizar métodos empíricos frequentemente são mais altos do que em métodos quantitativos. 22 Já Hax e Candea (1984) dedicam uma seção específica de seu livro a previsões de demanda envolvendo lead times, como é o caso das exportações na Suzano Papel e Celulose S.A. Os autores afirmam que, como sempre há a possibilidade de que o estoque disponível não dure tempo suficiente para suprir o lead time, é importante que se realizem as previsões de demanda considerando o lead time, para que se estabeleçam os pontos de pedido apropriados. 2.1.1. MÉTODOS QUANTITATIVOS Para Makridakis et al. (1983), os métodos quantitativos podem ser utilizados quando: As informações sobre o passado estão disponíveis; 1. Essas informações podem ser quantificadas em forma de dados numéricos; 2. Pode-se assumir que alguns aspectos do padrão ocorrido no passado continuarão no futuro. Essa última condição é conhecida como premissa de continuidade e é a principal premissa de todos os métodos de projeção (séries temporais), independentemente de quão sofisticados sejam. A seguir, será feita uma breve descrição dos principais métodos quantitativos. Para um maior detalhamento, uma consulta mais aprofundada poderá ser feita no texto original, em LUSTOSA et al (2001). Média Móvel Trata-se do método em que o valor previsto para a demanda para o próximo período é igual à média aritmética dos últimos “n” períodos. Matematicamente, a previsão de demanda feita no instante “t” para “k” períodos adiante é determinada pela Equação (1) ���� + �� = � + � �+. . . + � �� � . � = 1,2, … �1� Suavização Exponencial Simples Esse método possui como premissa que a demanda oscila em torno de um valor constante. A partir de um valor inicial, a “base” é corrigida a cada período, conforme os dados forem sendo adicionados à série histórica. Conforme indica a Equação (2), a base é corrigida 23 adicionando-se uma fração α da diferença entre a demanda real e a estimativa anterior da demanda base. A constante α é denominada constante de suavização da base e determina se a curva de projeção será mais ou menos suave. Valores próximos de zero implicam em menores correções da base, ou seja, numa curva de projeção mais suave. Ao contrário, valores próximos da unidade geram correções maiores, resultando em uma série projetada mais irregular, �� = � × � + �1 − �� × �� � �2� ���� + �� = �� � = 1,2, … �3� Sendo: Bt – Base ao final do instante t Dt – Demanda do período t α – Constante de suavização Ft (u) – Previsão ao final do período t para o período u (u>t) Suavização Exponencial com Tendência (modelo de Holt) Nesse método, adiciona-se ao modelo anterior uma segunda variável Tt, que reflete o crescimento da demanda de um período para outro. Essa variável, da mesma forma que a base, será atualizada exponencialmente e aplicada no cálculo da previsão, �� = � × � + �1 − �� × ��� � + �� �� �4� �� = � × ��� − �� �� + �1 − �� × �� � �5� ���� + �� = �� + ��� � = 1,2, … �6� Sendo: Dt – Demanda do período t Bt – Base ao final do instante t Tt – Tendência ao final do instante t α – Constante de suavização para a Base β – Constante de suavização para Tendência Ft (u) – Previsão ao final do período t para o período u (u>t) 24 Suavização Exponencial com Tendência e Sazonalidade (modelo de Holt-Winters) O modelo de Holt-Winters incorpora, além da tendência, uma componente de sazonalidade. Para isso, define-se um índice de sazonalidade para cada período, que representa a proporção entre a demanda média do período e a demanda média do ano. A Equação (8) permite o cálculo da tendência, que permanece como no método anterior, e a Equação (9) apresenta a atualização do índice de sazonalidade. Detalhando essa expressão, o novo índice de sazonalidade do período t será uma média ponderada entre o real observado (primeira parcela) e o índice anterior (segunda parcela). Nessa formulação, a constante L representa a extensão do ciclo sazonal: por exemplo, numa unidade de tempo mês e ciclo anual, L seria igual a 12. Além disso, nesse modelo há a necessidade de uma nova constante γ para suavizar a sazonalidade. Concluindo, a Equação (10) calcula a previsão de demanda para qualquer instante futuro t, multiplicando-se a projeção de demanda base pelo correspondente índice de sazonalidade, �� = � × � �� + �1 − �� × ��� � + �� �� �7� �� = � × ��� − �� �� + �1 − �� × �� � �8� �� = # × � �� + �1 − #� × �� � �9� ���� + �� = ��� + ���� × �� �% � = 1,2, … �10� Sendo: Dt – Demanda do período t Bt – Base ao final do instante t Tt – Tendência ao final do instante t It – Índice de sazonalidade do instante t α – Constante de suavização para a Base β – Constante de suavização para Tendência γ – Constante de suavização para Sazonalidade Ft (u) – Previsão ao final do período t para o período u (u>t) 25 Além dos métodos citados acima, ainda pode ser mencionado o Método da Decomposição Clássica, que primeiramente retira o efeito sazonal dos dados, produzindo uma série “dessazonalizada”, para ser projetada. Depois, os valores projetados são novamente corrigidos incluindo o fator sazonal, que pode ser aditivo ou multiplicativo. Também são bastante utilizados os modelos de correlação e regressão, que estão detalhados em LUSTOSA et al (2001). Erros de Previsão Uma vez apresentados os diversos métodos de previsão de demanda, é importante também mencionar os diversos cálculos de erros que podem ser feitos para medir a acurácia de cada um deles. O indicador básico Erro de Previsão (Et) para o período t é a diferença entre o valor real (Dt) e o Valor Previsto da demanda(Ft , forecast) no período correspondente, como indica a Equação (11). '� = � − �� �11� A partir dos desvios de n períodos consecutivos, calcula-se o Erro Médio (EM) para Equação (12) '( = ∑ � � − ��� �*� � �12� No entanto, como no cálculo de EM, valores positivos e negativos de anulam, dando uma falta impressão de erros pequenos, existem as alternativas de se utilizar o Erro Absoluto Médio (EAM) e o Erro Quadrático Médio, apresentados nas Equações (13) e (14), respectivamente. '+( = ∑ | � - − -��| �*� � �13� '.( = ∑ � � − ��� / �*� � �14� Uma alternativa ao EAM bastante utilizada é o Erro Percentual Absoluto Médio (EPAM), cujo nome em inglês é Mean Absolute Percentual Error (MAPE). Esse método possui a vantagem de considerar os desvios relativos ou percentuais no cálculo do erro, conforme a Equação (15). 26 '0+( = ∑ 123 4323 1 �*� � �15� Admitindo-se que os desvios tenham distribuição normal e que a previsão seja não- tendenciosa, pode-se afirmar que o erro de uma nova previsão seria: ± 1 EAM em relação à média, com 60% de probabilidade; ± 2 EAM em relação à média, com 90% de probabilidade; ± 3 EAM em relação à média, com 98% de probabilidade; 2.2. TIME PHASED ORDER POINT Segundo Vollmann (1997), várias empresas utilizam o procedimento <r,Q> de quantidade econômica de reposição de pedido/embarque (Replacement/Quantity) baseadas nas previsões de demanda para gerenciar seus estoques de campo. Trata-se de um modelo clássico em que se decide, a cada retirada, deve-se ou não ocorrer reposição, que é feita utilizando o lote econômico. Se a quantidade em estoque atinge o ponto de pedido, é feita a reposição, sem que haja nenhuma análise em relação à situação da fábrica e dos armazéns, nem ao próximo ponto de pedido, nem aos lead times envolvidos. Portanto, segundo esse autor, nesse procedimento não há integração entre os requerimentos de reposição e o planejamento para frente de atendimento da demanda. Porém, quando a gestão de estoques passa a ser mais ativa do que meramente reativa (como é caso do modelo <r,Q>) e informações de previsão de vendas passam a ser utilizadas como necessidades escalonadas no tempo para, a partir delas, desenvolver embarques planejados, essa abordagem é chamada de ponto de pedido escalonado no tempo (TPOP – time phased order point). Essa abordagem pode ser utilizada para situações de consumo constante, e também para quando a previsão de consumo varia de período a período. A Tabela 3 mostra um exemplo de como é feita esta gestão. Tabela 3: Cálculo do TPOP Períodos 1 2 3 4 5 6 7 Necessidade Bruta 300 300 300 300 300 300 300 Recebimentos Programados 200 100 Estoque Projetado 1200 900 700 400 100 -200 -500 Necessidade líquida 200 300 Estoque inicial: 1300 27 Uma vantagem do TPOP em relação ao <r,Q> é que o primeiro mostra os dados de embarques planejados, que não fazem parte da segunda abordagem. Além disso, diferentemente do <r,Q>, o TPOP não utiliza a premissa de necessidades constantes. Portanto, são justamente nos casos de demanda variável que ocorrem as maiores diferenças de resultado entre os dois métodos. (VOLLMANN et al., 1997) 2.3. PLANEJAMENTO DAS NECESSIDADES DE DISTRIBUIÇÃO - DRP Neste trabalho, o termo em inglês Distribution Requirements Planning será traduzido para o português como Planejamento das Necessidades de Distribuição (DRP), a exemplo da tradução Planejamento das Necessidades de Materiais para o termo Material Requirements Planning (MRP). O DRP é uma ferramenta que possui um mecanismo de funcionamento muito similar ao TPOP, no sentido de registrar as informações segundo a lógica de escalonamento da produção no tempo. Para Lustosa et al (2001), o principal papel desta ferramenta é coletar e processar os dados necessários, ao longo de toda a cadeia de suprimentos, para melhor atender as demandas específicas de cada ponto de venda, através de uma programação da produção e de uma distribuição mais eficaz. Segundo Vollmann et al (1997), um DRP bem desenvolvido ajuda a gerência a antecipar as necessidades futuras no campo, a combinar o suprimento com a demanda de material, a dispor o estoque de maneira eficaz para atender as necessidades de serviço ao cliente e a se ajustar rapidamente às oscilações do mercado. Para Martin (1995), o Distribution Requirements Planning (DRP) é um processo de gestão que determina as necessidades de cada centro de distribuição (CD) e garante que as fontes de fornecimento conseguirão atingir a demanda. Para esse autor, o DRP é composto por três fases distintas. Primeiramente, o DRP recebe os seguintes dados e parâmetros: - Previsão de vendas por stock keeping unit (SKU) por CD; - Ordens para entregas presentes e futuras; - Estoque disponível para venda por SKU e por CD; - Ordens de compra e de produção pendentes; - Lead times de logística, produção e vendas; - Modais de transporte e frequências de entrega; - Políticas de estoque de segurança por SKU e por CD; 28 - Quantidade mínima de produto a ser comprada, produzida e distribuída. Na segunda fase, depois de coletados todos os dados de entrada, o DRP gera um modelo time-phased de requerimento de recursos necessários para estabelecer as estratégias logísticas, incluindo: - Qual produto é necessário, em que quantidade, em que lugar e em que período; - Capacidade de transporte necessária por modal por CD; - Estrutura de armazenagem, mão de obra, e capacidade de equipamentos por CD; - Investimentos em estoque necessários por CD e no total; - Nível necessário de produção/compras por produto e por fonte de fornecimento. Na terceira fase, o DRP compara os recursos necessários com o que está sendo oferecido pelas fontes de fornecimento no momento e com o que será oferecido no futuro. Então, o processo recomenda quais ações devem ser tomadas para acelerar ou atrasar a produção (ou as compras), sincronizando, portanto, oferta e demanda. Um exemplo de configuração do DRP é apresentado na Tabela 4, adaptada de Ross (1948). Tabela 4: Cálculo DRP, adaptado de Ross (1948) Períodos 1 2 3 4 5 6 7 Necessidade Bruta 300 300 300 300 300 300 300 Recebimentos programados Estoque projetado 1000 700 400 1100 800 500 200 Recebimentos Planejados 1000 Embarques planejados 1000 Estoque inicial = 1300 Lead time = 2 Períodos Lote mínimo = 1000 SKU: AAA CD: Mucuri Neste padrão proposto, são cinco as informações principais que constituem o DRP: Necessidade Bruta, Recebimentos Programados, Estoque Projetado, Recebimentos Planejados e Embarques Planejados. - Necessidade Bruta: O termo significa a previsão de vendas e pedidos para um determinado item. Se o item é um produto em um armazém, ou em um centro de distribuição, 29 a necessidade bruta é equivalente à previsão de demanda. Se o item deve ser manufaturado ou comprado, a necessidade bruta é o que precisa ser satisfeito pela produção ou pelos fornecedores. - Recebimentos Programados: São as quantidades programadas para chegar aos estoques, geralmente em trânsito, a caminho do estoque. Alguns itens podem estar ainda na sua origem, esperando para serem transportados, mas, mesmo que ainda não estejam “em trânsito”, são considerados recebimentos programados. Como esses produtos já estão acabados, serão considerados parâmetros no problema de controle de estoques, e não variáveis de decisão, como os recebimentos planejados. - Estoque Projetado:É a quantidade em estoque que estará disponível para ser vendida no período seguinte. Portanto, leva em consideração tanto os Recebimentos Programados quanto os Recebimentos Planejados. - Recebimentos Planejados: Ordens que ainda estão na fase de planejamento e que ainda não foram liberadas, diferentemente dos Recebimentos Programados, que já estão sendo transportados ou em vias de. Nesta linha, as ordens são identificadas no período em que deverão chegar aos estoques. Por exemplo, na Tabela 4, o recebimento planejado dos 1000 itens embarcados será no período 4. - Embarques Planejados: Tratam-se das mesmas quantidades da linha “Recebimentos Planejados”, mas, dessa vez, identificadas no período em que começam a ser produzidas, compradas, ou embarcadas. Ou seja, são os Recebimentos Planejados defasados no tempo pelo lead time. Por exemplo, na Tabela 4, os 1000 itens começarão a ser produzidos (ou comprados, ou embarcados), no período 2, para chegarem aos estoques apenas no período 4. 2.4. MODELOS DE PROGRAMAÇÃO LINEAR PARA PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO E ESTOQUES A utilização inicial de modelos de programação linear ocorre com o problema clássico de mix de produção em que, dados diversos produtos que uma fábrica pode produzir (ou comprar), deseja-se encontrar a quantidade ótima a ser produzida de cada produto para se maximizar o lucro da empresa. Adaptando-se os exemplos didáticos fornecidos por Winston (1993), obtém-se a seguinte formulação matemática para o problema de mix de produção: 30 Parâmetros: ri = receita unitária do produto i ci = custo unitário de produção do produto i (inclui mão de obra, matéria-prima e os outros custos variáveis) hij = tempo necessário do recurso j para produzir uma unidade do produto i Di = demanda máxima para o produto i wj = horas disponíveis do recurso j n = número total de produtos m = número total de recursos críticos no processo produtivo Variáveis de decisão: Xi = unidades do produto i a serem produzidas O modelo de mix de produção, então, seria maximizar: 5 =6�78 − 98� : 8*� × ;8 �16� Restrições: 6ℎ8= × ;8 : 8*� ≤ ?= @ = 1,… , + �17� ;8 ≤ 8 A = 1,… ,B �18� ;8 ≥ 0 A = 1,… ,B �19� Na prática, porém, o problema de mix é muito mais complexo do que o proposto acima, pois grande parte das empresas trabalha com muitos SKUs diferentes, diversas etapas de produção e uma gama de custos extremamente complexa. Além disso, esse modelo não considera uma importante característica das operações das empresas: a variação da demanda e da capacidade produtiva no tempo. O problema de mix é estático, sendo que o caso mais geral considera múltiplos períodos (“time phased”). Dessa maneira, houve a necessidade de se elaborar modelos cada vez mais complexos e, ao mesmo tempo, de se organizar informações muito detalhadas em níveis mais agregados. Para isso, foram iniciados os estudos de planejamento agregado da produção (PAP), cujo principal problema a ser resolvido, segundo Hax e Candea (1984), é a efetiva alocação de 31 recursos (e.g, produção, estoques, capacidades de distribuição, forças de trabalho disponíveis, capital, marketing e recursos administrativos) para satisfazer requisições de demanda e tecnológicas, levando em consideração os custos e receitas associados à operação de recursos disponíveis à firma. Essas decisões se tornam ainda mais difíceis quando envolvem muitas fábricas, muitos centros de distribuição, muitos armazéns, produtos que exigem diversas etapas de produção e montagem etc. O planejamento agregado geralmente envolve um horizonte de médio prazo, dividido em diversos períodos, e necessita de considerável nível de agregação das informações gerenciais. Essa agregação pode ser feita consolidando-se itens similares em famílias de produtos, máquinas similares em centros de máquina e clientes em regiões de mercado. Os autores dividem os custos relevantes para se realizar um planejamento agregado em três categorias: - Custos básicos de produção: custos de materiais e mão de obra direta, por exemplo. Esses custos são geralmente divididos em custos fixos e variáveis. - Custos associados com as mudanças de produtividade: geralmente essa categoria inclui os custos de se aumentar o volume de produção acima do nível que pode ser atingido durante a programação regular de trabalho coma mão de obra disponível. Como o objetivo da empresa pode ser atingido tanto variando a força de trabalho disponível quanto trabalhando horas extras, essa categoria envolve custos de contratar, treinar e demitir pessoas, assim como compensações de hora extra. - Custos relacionados com estoques: Há dois tipos de custo relacionados com estoque que devem ser tratados de maneira diferente. No primeiro caso há os custos de se manter os estoques, sendo que os principais deles são os custos de se ter estoque parado, armazenagem, seguros, taxas, degradação e obsolescência. No segundo caso há os custos de falta, que são difíceis de medir e incluem custos de acelerar a entrega, perda de confiança do cliente e perda de receita resultante da situação de aceleração da carga. Ainda segundo Hax e Candea (1984), modelos têm sido de grande importância para auxiliar decisões gerenciais no planejamento agregado da produção. Anshen et al. (1958) apud Hax e Candea (1984) afirma que modelos podem ajudar gerentes a: - Quantificar e utilizar os intangíveis que estão sempre presentes no fundo de seus pensamentos, mas que são incorporados apenas vagamente e esporadicamente nas decisões de programação; 32 - Tornar rotina a consideração de todos os fatores relevantes para as decisões de programação, evitando decisões baseadas em critérios incompletos, óbvios e facilmente manipuláveis; - Encaixar cada decisão de programação em seu devido lugar na série histórica de decisões e, por meio do mecanismo de feedback incorporado nas regras de decisões, automaticamente corrigi-las segundo erros de previsão anteriores; - Utilizar menos tempo em decisões rotineiras e, assim, ter mais tempo livre para lidar com situações extraordinárias. Segundo Hax e Candea (1984), um dos primeiros modelos desenvolvidos para apoiar as decisões de planejamento agregado são os modelos de custos lineares, que pressupõem linearidade no comportamento dos custos das variáveis de decisão. Para esses autores, esses modelos são muito populares por causa das conveniências computacionais que proporcionam. Os custos lineares podem ser divididos em dois tipos: modelos clássicos e modelos de programação de objetivos. No primeiro tipo, a função objetivo representa um único objetivo. No segundo tipo existem múltiplos objetivos contraditórios entre si, que são resolvidos numa determinação de prioridades, ao invés de valores numéricos específicos de custo. Além dessa classificação, Hax e Candea (1984) separam os modelos clássicos em dois outros tipos: modelos em que a mão de obra disponível é fixa e modelos em que a mão de obra é variável. O primeiro tipo de modelo pressupõe que o volume de produção pode variar apenas realizando-se hora extra com a mão de obra regular, e é o que mais se aproxima do escopo deste trabalho e será descrito abaixo. As formulações dos outros modelos podem ser encontradas na íntegra no texto original de Hax e Candea (1984). Parâmetros vit= custo de produção unitário do produto i no período t (apenas custosde trabalho) cit= custo de estoque por unidade do produto i mantido em estoque do período t para o período t+1 rt= custo de trabalho regular por hora-homem no período t ot= custo de hora extra por hora-homem no período t dit= demanda prevista de produto i no período t 33 ki= horas-homem necessárias para produzir uma unidade de produto i (rm)t= total de horas-homem de trabalho regular disponíveis no período t (om)t= total de horas-homem de trabalho em horas-extra disponíveis no período t Iio= estoque inicial de produto i Wo= mão de obra de trabalho regular inicial, em horas-homem T= horizonte de tempo, em períodos N= número total de produtos Variáveis de decisão: Xit= unidades do produto i a serem produzidas no período t Iit= unidades do produto i a serem deixadas como estoque no período t Wt= horas-homem de trabalho regular a serem utilizadas no período t Ot= horas extra de trabalho, em horas-homem, a serem utilizadas no período t Uma versão simplificada do modelo de custos lineares com mão de obra fixa seria minimizar: 66�D8� × ;8�+98� × �8�� E �*� : 8*� +6�7� ×?� + F�G�� E �*� �20� Segundo as restrições: ;8� + �8,� � − �8� = H8� � = 1, … , � A = 1,… ,B �21� 6�8 × ;8� −?� − G� : 8*� = 0 � = 1,… , � �22� 0 ≤ ?� ≤ �7I�� � = 1,… , � �23� 0 ≤ G� ≤ �FI�� � = 1,… , � �24� ;8�, �8� ≥ 0 � = 1,… , � A = 1,… ,B �25� 34 Embora possua algumas características em comum com o problema formulado de planejamento agregado da produção, o escopo deste trabalho ainda não pode ser considerado como sendo um problema típico de PAP, pois o objetivo do PAP é realizar o planejamento da produção, enquanto que o problema a ser resolvido neste trabalho é um problema de distribuição e planejamento de estoques (coerente com a utilização do modelo do DRP, portanto). Além disso, o PAP busca desenvolver uma estratégia para sazonalidade, ou seja, para médio prazo e longo prazo, enquanto que as decisões a serem tomadas pela área de Mercado Externo, ao contrário, são de curto prazo. A distribuição das cotas de distribuição, como foi descrito no item 1.2, ocorre mensalmente (com sucessivas revisões posteriores) para organizar os pedidos que serão produzidos já no mês seguinte. Por isso, para auxiliar na resolução do problema enunciado neste trabalho, será proposto um modelo que utiliza os princípios do DRP e, a partir dele, utilizar um modelo de programação linear para otimizar a receita da empresa. Partindo desse norte, foi realizada uma extensa pesquisa na literatura para encontrar modelos de programação linear já realizados por outros autores que tivessem as características descritas acima. No entanto, não foi encontrada nenhuma formulação matemática de programação linear vinculada a um DRP. Todos os modelos encontrados (de transporte, de minimização de custo de estoque etc.) adotavam alguma premissa que os tornavam incompatíveis com problema formulado neste trabalho. Entre os trabalhos levantados, podem ser citados LEE (2003), GRAVES (1996), RAGSDALE (2010), WINSTON (1993), PROTO (2006). Sendo assim, este trabalho irá expor a formulação de um novo modelo de programação linear, baseado na literatura exposta até então e na metodologia proposta por Winston (1993) para a formulação de modelos. Segundo este autor, a metodologia para a pesquisa operacional deve seguir sete passos, esquematizados na Figura 7: Formulação do problema: A definição do problema inclui especificar os objetivos da organização e as partes da organização (ou sistema) que devem ser estudadas antes de se solucionar o problema. Observar o sistema: Nesta etapa, devem ser coletados dados para estimar os valores dos parâmetros que afetam o problema da organização. Essas estimativas serão utilizadas para 35 desenvolver (na etapa 3) e avaliar (na etapa 4) o modelo matemático para o problema da organização. Formular o modelo matemático: Etapa em que o analista formula um modelo matemático (ou idealiza a representação) do problema. Em situações em que aparentemente não há modelo analítico possível, é comum a utilização de modelos de simulação para encontrar uma aproximação do comportamento do sistema. Verificar o modelo e utilizá-lo para realizar previsões: O analista deve, então, verificar se o modelo proposto na etapa 3 é condizente com a realidade. Para determinar quão bem o modelo reflete a realidade, ele deve determinar quão válido o modelo é em relação à situação atual. Se o modelo não se mostrar válido, o analista deve retornar às etapas 2 ou 3, mas, mesmo que o modelo seja considerado válido, ele ainda deve ser utilizado com cautela. Selecionar uma alternativa cabível: Dado um modelo e algumas alternativas, o analista deve escolher a alternativa (se existir alguma) que melhor responde ao problema da organização. Nesse processo pode acontecer que algumas alternativas estejam sujeitas a certas restrições ou condições, que a melhor alternativa seja muito difícil ou impossível de ser formulada, ou que, mesmo havendo uma solução ótima, ela seja operacionalmente muito difícil de ser encontrada. Apresentar os resultados e conclusões à organização: Nesta etapa, o analista apresenta o modelo e a recomendação na etapa 5 para o indivíduo ou grupo responsável pela tomada de decisão. Por vezes, é aconselhável expor várias alternativas para que a organização escolha a que mais lhe aprouver. Depois disso, o analista deve verificar se a organização aprova ou não suas recomendações e, caso não aprove, deve retornar às etapa 1, 2 ou 3. Implementar e avaliar as recomendações: Se a organização aceitar o estudo, o analista deve implementar as recomendações. O sistema deve ser constantemente monitorado (e atualizado, se houver mudanças) para garantir que as recomendações estejam sendo utilizadas de modo a garantir que a organização alcance seus objetivos. 36 Figura 7: Metodologia para modelagem em pesquisa operacional, segundo Winston (1993) Step 1: Formular o problema Step 4: Verificar o modelo e utilizá- lo para previsões Step 2: Observar o sistema Step 3: Formular um modelo matemático para o problema Step 5: Selecionar uma alternativa apropriada Step 6: Apresentar os resultados para a organização Step 7: Implementar e avaliar a recomendação 37 3. ANÁLISE DA SITUAÇÃO ATUAL Neste capítulo será detalhado o atual processo de decisão utilizado pela área de Mercado Externo para a distribuição mensal das cotas de produção entre suas quatro regiões de venda. Primeiramente, serão descritos os produtos exportados pela Suzano. Depois, serão descritos os processos de previsão de demanda e de distribuição de cotas, especificamente. 3.1. LINHAS DE PRODUTO Atualmente, o portfólio de produtos da Suzano é composto pelas famílias Cut Size, Papel Cartão, Papéis Não Revestidos, Revestidos On e Revestidos Off: - Cut Size: Produtos vendidos em atacadistas e varejistas, como resmas (pacotes de folhas) com 500 folhas de papel em formato A4. Recebem esta denominação por serem cortados em dimensões propícias para uso pessoal e possuem embalagens especiais, para diferentes regiões ou campanhas de venda. São vendidos pela Suzano em caixas com quantidades variadas de resmas e podem variar em core gramatura. - Papel Cartão: Papéis de espessura e resistência maiores, utilizados em embalagens (alimentícias, farmacêuticas etc.) e capas de cadernos, por exemplo. Variam em largura, comprimento, gramatura, número de camadas, revestimento e cor. - Papéis Não Revestidos: Papeis de espessura mais baixa, sem revestimento com tinta ou vernizes, utilizados para a confecção de livros e cadernos, por exemplo. São exemplos de produtos os papéis de alta alvura, que refletem quase toda a luz recebida, conferindo ao produto um aspecto de extrema brancura. Para essa linha de papéis, a Suzano criou duas marcas diferentes vendidas no Mercado Externo: a marca Paperfect, produzida na fábrica de Mucuri, e a marca Symetrique produzida nas fábricas de Suzano e Limeira. - Papéis Revestidos Off Machine (Revestidos OFF): Saem das máquinas como papéis não revestidos e passam, posteriormente, por máquinas pintoras, que lhes aplicam uma camada de tinta branca, brilhante ou fosca, dando ao papel um acabamento especial. São considerados ideais para a impressão de revistas de alto padrão e folhetos promocionais. 38 - Papéis Revestidos On Machine (Revestidos ON): Tem usos muito similares aos dos papéis Off machine. A diferença, porém, é que os papéis On machine recebem acabamento durante o próprio processo produtivo, dentro da máquina papeleira. Esta linha de produto, porém, é vendida apenas no Mercado Interno e não faz parte do escopo deste trabalho. Um esquema de quais produtos são vendidos em cada uma das regiões do Mercado Externo está presente na Tabela 5. Tabela 5: Descrição das regiões de venda do Mercado Externo América do Norte Europa América Latina Overseas Produtos vendidos - Papel Cartão - Cut Size - Paperfect - Symetrique - Papel Cartão - Cut Size - Paperfect - Symetrique - Papel Cartão - Cut Size - Paperfect - Symetrique - Revestido Off - Papel Cartão - Paperfect - Symetrique Estratégia de produção MTS MTS MTO MTO Lead time 3 meses 3 meses 1 mês 1 mês Localização da equipe de vendas Escritório EUA (SPPA) Escritório Europa (SPPE) Escritório Central SP Escritório Central SP 3.2. PREVISÃO DE DEMANDA O início do processo de distribuição de cotas ocorre de acordo com uma previsão de demanda que indique ao menos quais são as necessidades mínimas de cada região. Sem esta previsão, por mais imprecisa que seja, o problema de distribuição de cotas não teria restrições de necessidade mínima (para manutenção de clientes) ou de necessidade máxima (volume máximo que determinado mercado pode absorver) para cada uma das regiões. Atualmente, a previsão de demanda é realizada mensalmente por cada região comercial, que determina o volume de cada produto que pretende vender a cada um de seus clientes nos meses posteriores. Na Tabela 6 é apresentado um exemplo simplificado da base de dados elaborada mensalmente pelos executivos de venda de cada região, que, de maneira absolutamente empírica, conhecem o perfil de compra de cada cliente e o reproduzem em suas previsões. 39 Tabela 6: Esquema da previsão de vendas mensal realizada por cada região de vendas Produto Cliente Mês Volume (tons) Preço de Venda (US$/ton) No caso da América do Norte e da Europa, esta percepção da demanda é muito mais complexa do que nas outras regiões (América Latina e Overseas), o que torna mais incerta a decisão de distribuição de produção parra essas regiões. Esta incerteza ocorre por diversos motivos, dentre os quais os principais são: - O tempo de trânsito da produção das fábricas até os escritórios internacionais é de três meses, ou seja, a demanda que deve ser prevista não é a do mês seguinte, mas a de três meses à frente; - A distância geográfica entre as operações dos escritórios internacionais e as do Escritório Central impossibilita uma percepção empírica da demanda do mercado - A previsão de vendas como é feita atualmente (de maneira completamente empírica) sofre uma série de distorções, pois é atrelada a uma porção de metas de venda. Por exemplo, é de se esperar que os executivos de venda tentem subestimar as previsões de vendas, para que, mais tarde, não sejam cobrados por terem vendido aquém das expectativas. Quando cada uma das quatro regiões de vendas termina de elaborar sua própria previsão contemplando as vendas do mês vigente até o final do ano, a área de Mercado Externo é responsável por consolidá-las e comparar a necessidade bruta total de cada produto com a capacidade produtiva disponível (fornecida pela área de Planejamento de Demanda) em cada mês, como foi esquematizado na Figura 8. 40 Figura 8: Recebimento e consolidação das necessidades brutas Portanto, em nenhum momento do processo é realizada uma previsão de demanda baseada em métodos quantitativos. Trata-se de uma previsão que depende exclusivamente da impressão empírica dos vendedores e que, além disso, pode estar contaminada por um desejo dos vendedores de subvalorar suas metas. Isso quer dizer que, como o desempenho dos vendedores é medido comparando-se as vendas realizadas em relação à previsão de demanda que havia sido feita anteriormente, existe uma tendência dos vendedores a projetar volumes de venda mais baixos, para que sejam mais facilmente atingidos. 3.3. DISTRIBUIÇÃO DE COTAS Uma vez consolidadas as previsões de demanda de cada uma das regiões, a área de Mercado Externo inicia o processo de distribuição de cotas de produção. No início de cada mês, a área de Planejamento de Demanda (apresentada no capítulo 1.1 deste trabalho) fornece à área de Mercado Externo a projeção da capacidade produtiva de cada produto que lhe estará disponível a cada mês, até o final do ano, ou seja, num horizonte fixo. A Tabela 7 apresenta um esquema simulando as projeções enviadas pela área de Planejamento. América Latina – Papelcartão Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos América Latina - Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos América Latina- Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPE - Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPA - Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPA - Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPA - Papelcartão Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos América Latina - Revestido Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos América Latina – Cut Size Período 5 6 7 8 Nec. Bruta Rec. programados Emb. previstos SPPA – Cut Size Período 5 6 7 8 Nec. Bruta Rec. programados Emb. previstos SPPE - Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPE - Papelcartão Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPE – Cut Size Período 5 6 7 8 Nec. Bruta Rec. programados Emb. previstos Overseas - Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Overseas - Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Overseas - Papelcartão Período 5 6 7 8 Nec. Bruta Rec. programados Emb. previstos Papelcartão Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,.previstos Revestido Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Cut Size Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Embarques brutos previstos 41 Tabela 7: Previsão de capacidade produtiva para o Mercado Externo Produto Fábrica Jun/12 Jul/12 Ago/12 Set/12 Out/12 Nov/12 Dez/12 Papel cartão 1 Cut Size 1 2 Symetrique 1 2 Paperfect 3 Após o recebimento da capacidade produtiva que lhe será destinada, a área de Mercado Externo tem a função de distribuí-la entre as suas quatro regiões, com base na previsão de demanda explicitada no item 3.2. Para essa distribuição de cotas, devem ser considerados diversos fatores, sendo que os principais são a rentabilidade, as restrições mínimas de demanda e os níveis de estoque: - Rentabilidade: É desejável que seja dada prioridade na divisão de cota para as regiões mais lucrativas, para a maximização da receita. - Restrições de demanda mínima: Embora se deseje fornecer o máximo de cota para as regiões mais rentáveis, deve-se garantir um mínimo de produção para as regiões menos rentáveis, a fim de que um vínculo estratégico seja mantido com esses clientes. - Níveis de estoque: Nos escritórios internacionais (SPPA e SPPE), é desejável que se tenha um nível de estoque mínimo para manter determinado nível de serviço, mas não se pode distribuir grandes cotas de produção para eles, para que os níveis de estoque não fiquem muito altos. Atualmente, a decisão de qual será a cota de produção é tomada em conjunto pela área de Mercado Externo numa reunião mensal. Nessa reunião, participam o Gerente Executivo da área e representantes de todas as regiões de venda, que tendo em mãos a cota definida pela área de Planejamento e Demanda para o Mercado Externo, repartem-na distribuindo a cada região partes do espaço em máquina disponível. Dessa maneira, terminam a reunião definindo qual será a cota de produção de cada região comercial, como indica a Figura 9. 42 As informações que são utilizadas nessa reunião são: - Cotas definidas pela área de Planejamento e Demanda: São as cotas a serem repartidas pela área de Mercado Externo, que, a priori, não possui poder de decisão sobre elas. É função da equipe responsável pelo ME que a somatória das cotas reservadas a cada uma de suas regiões comerciais não ultrapasse a cota total do ME, como foram definidas, no modelo da Tabela 7. - Previsões de venda: Durante esta reunião mensal são revistas e somadas as previsões de venda de cada região realizadas no mês anterior. Se, para cada produto, a cota para o ME for mais do que suficiente para atender todas as previsões de demanda de todas as regiões, discute-se quais regiões receberão o espaço em máquina restante; mas, se a cota para o ME for insuficiente, discute-se, então, qual região não terá sua demanda completamente atendida. - Preços praticados em cada região: Tanto para tomar a decisão de qual região receberá o excedente de espaço em máquina reservado ao ME quanto para tomar a decisão de qual terá sua demanda atendida apenas parcialmente, o principal critério utilizado pela equipe é o preço praticado em cada região de vendas. Para cada produto, as regiões onde se consegue vender a um preço mais alto são as primeiras a receber excedentes de espaço em máquina e as últimas a terem suas demandas prejudicadas. Por outro lado, as regiões de preço mais baixo (geralmente é o caso da região Overseas) raramente têm sua demanda atendida completamente e são as últimas a receberem excedente de produção. - Distribuição de cotas do mês anterior: Essa informação é utilizada com pouca frequência, somente quando a cota destinada ao ME é muito inferior à demanda que se pretendia atender. Neste caso, a equipe avalia qualitativamente qual foi o volume do mês anterior destinado aos escritórios internacionais (que utilizam a estratégia MTS de produção), pois, se consideram que este volume foi alto, sabem que podem priorizar as demandas das regiões que utilizam estratégia MTO de produção (América Latina e Overseas). 43 Figura 9: Distribuição de cotas para as regiões comerciais do ME É importante salientar, todavia, que é frequente que a cota destinada ao ME pela área de Planejamento e Demanda sofra alterações ao longo do mês. Toda vez que há algum pedido novo e imprevisto no Mercado Interno, a cota de produção para o Mercado Externo é reduzida e novamente se toma a decisão de qual região irá receber, então, menos espaço em máquina. Da mesma maneira, se o desempenho de vendas no Mercado Interno está abaixo do que se esperava e os seus estoques estão abastecidos, o Mercado Externo recebe cotas de produção adicionais e deve decidir se as utiliza para repor os estoques dos escritórios internacionais ou se a oferece diretamente a clientes da América Latina ou de Overseas. Portanto, nota-se que, no atual processo, são dois procedimentos realizados pela área de Mercado Externo. Num primeiro momento, são recebidas as previsões de demanda de cada uma das regiões de venda. Num segundo momento, as necessidades brutas de cada região são consolidadas e comparadas com a capacidade produtiva disponível, para que sejam feitos os devidos ajustes nas necessidades brutas (aumentos ou diminuições nas previsões de venda). No processo proposto no capítulo seguinte, porém, já não haverá a necessidade de que a equipe responsável pelo ME consolide ela mesma as necessidades de cada uma das regiões para avaliar a capacidade produtiva disponível e, só então, distribuir as cotas de produção entre as regiões. No modelo a ser proposto, esse processo de consolidação e comparação com América Latina – Papelcartão Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos América Latina - Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos América Latina- Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPE - Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPA - Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPA - Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPA - Papelcartão Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos América Latina - Revestido Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos América Latina – Cut Size Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPA – Cut Size Período 5 6 7 8 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPE - Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPE - Papelcartão Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos SPPE – Cut Size Período 5 6 7 8 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Overseas - Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Overseas - Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Overseas - Papelcartão Período 5 6 7 8 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Papelcartão Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Symetrique Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Paperfect Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Revestido Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Cut Size Período 1 2 3 4 Nec. Bruta Rec. programados Emb,. previstos Distribuição de cotas Capacidade
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