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1 Programação da Produção O Sistema de Planejamento e Controle da Produção apresenta 5 níveis principais. (Ver Fig. Abaixo). Cada nível varia no propósito, período de tempo e nível de detalhamento. À medida que se vai do planejamento estratégico para o controle da atividade produtiva, os objetivos modificam-se de direcionamentos gerais para o planejamento detalhado e específico, o período de tempo diminui de anos para dias e o nível de detalhes cresce de categorias gerais para componentes individuais e estações de trabalho. Assim, temos: - Planejamento Agregado procura emparelhar a produção com a demanda, ao menor custo possível. A partir de um conjunto de alternativas de produção previamente selecionado, e também da previsão da demanda para um período de cerca de 6 a 12 meses, determina-se quanto será produzido em cada período, contando com quais recursos, quanto se deixará em estoque, e assim por diante. Desta forma, o Planejamento Agregado fornece um quadro de referência para a busca e alocação de recursos: mão-de-obra, equipamentos, materiais, máquinas, horas extras, subcontratações, etc - MPS – Plano Mestre de Produção “traduz” o Planejamento Agregado em programações individualizadas, informando quais itens serão produzidos, em que quantidades e em quais períodos. - MRP – Planejamento das Necessidades de Materiais é elaborado a partir do MPS e estabelece um agendamento que mostra os componentes exigidos em cada nível de montagem dos itens a serem produzidos de acordo com o MPS, calculando (com base nos “lead time”) quando esses itens serão necessários. - O PCP – ATIVIDADE DE PRODUÇÃO é o responsável pela implementação do MPS e do MRP. Ao mesmo tempo deve fazer uma boa utilização da mão de obra e das máquinas, minimizar o estoque de produtos em processo e manter o atendimento aos clientes. PLANO ESTRATÉGICO DE NEGÓCIOS MPS – Plano Mestre de Produção MRP – Planejamento das Necessidades de Materiais PCP - ATIVIDADE DE PRODUÇÃO PROGRAMAÇÃO Autorização de Trabalho Alocação / Sequenciamento CONTROLE Comparar / Decidir P L A N E J A M E N T O I m p le m e n ta ç ã o COMPRA PLANEJAMENTO AGREGADO 2 Assim, o fluxo de trabalho em cada centro de trabalho deve ser planejado para cumprir as datas de entrega, o que significa que o PCP - Atividade de Produção deve fazer o seguinte: • Garantir que os materiais, as ferramentas, o pessoal e as informações necessárias estejam disponíveis para produzir os componentes quando necessário. • Programar as datas de início e finalização de cada pedido por encomenda em cada centro de trabalho, de modo que a data programada para a finalização do pedido possa ser cumprida. Isso obriga o planejador a desenvolver um perfil de carga para os centros de trabalho. 1 - Programação Programação é a listagem de produtos que deve ser realizada em determinado período de tempo e que é usualmente disposta numa seqüência de prioridade. Cada produto necessita ser decomposto em seus componentes elementares de trabalho e operação para ser possível carregar nas diversas máquinas cada trabalho ou operação (alocação de carga) na seqüência correta (sequenciamento). 1.1. Objetivos da Programação e Controle da Produção A partir do momento em que o Plano Mestre de Produção diz o que se vai fazer - quais .produtos e quanto de cada um deles - começa então o problema de programar e controlar a produção para obedecê-lo. Programar e controlar a produção são atividades marcadamente operacionais, que encerram um ciclo de planejamento mais longo que teve início com o Planejamento da Capacidade e a fase intermediária com o Planejamento Agregado. Os objetivos da programação da produção - potencialmente conflitantes entre si - são os seguintes: a) permitir que os produtos tenham a qualidade especificada; b) fazer com que máquinas e pessoas operem com os níveis desejados de produtividade; c) reduzir os estoques e os custos operacionais; d) manter ou melhorar o nível de atendimento ao cliente. Reduzir custos operacionais requer que sejam reduzidos os estoques de produtos acabados, de matérias-primas e de material em processo (produtos semiprocessados); por sua vez, atingir a produtividade desejada de pessoas e máquinas pode exigir um grau de ocupação desses recursos que acabe levando ao aumento dos estoques. Finalmente, manter ou melhorar o nível de atendimento ao cliente pode também levar ao aumento de estoques, principalmente se a demanda for muito flutuante. Evidentemente, exige-se um balanço e um compromisso finais entre os vários objetivos, que dificilmente poderão ser totalmente atendidos ao mesmo tempo. Em atividades industriais, programar a produção envolva primeiramente o processo de distribuir as operações necessárias pelos diversos centros de trabalho. Essa fase recebe o nome de alocação de carga. Dado que diferentes operações podem aguardar processamento num dado centro, a programação da produção também envolve o processo de determinar a ordem na qual essas operações serão realizadas. A essa fase dá-se o nome de sequenciamento de tarefas. O foco de atenção na programação da produção recai pois sobre essas duas responsabilidades básicas alocação de carga e seqüenciamento das tarefas. Controlar a produção significa assegurar que as ordens de produção serão cumpridas da forma certa e na data certa. Para tanto, é preciso dispor de um sistema de informações que relate periodicamente sobre: material em processo acumulado nos diversos centros, o estado atual de cada ordem de produção, as quantidades produzidas de cada produto, como está a utilização dos equipamentos, etc. As técnicas disponíveis para a programação da produção variam em função da natureza do sistema produtivo, motivo pelo qual serão vistas separadamente em função de cada estrutura produtiva particular: produção de volumes intermediários, produção intermitente de muitos produtos e produção em sistemas contínuos. A programação de projetos será vista no final desta apostila. 3 2 - Características dos Diferentes Processos de Programação A programação detalhada da produção depende do tipo de operação, e são utilizados métodos e técnicas distintos em cada tipo de situação: Programação de Processos Contínuos A programação da produção deve assegurar uma alta taxa de utilização das instalações, e a seqüência de programação dos produtos deve minimizar os tempos de setup. Programação em Lotes Os produtos fluem ao longo de roteiros lineares diretos. As principais preocupações referents a programação são o momento (timing) de se fazer a preparação da linha de produção e os tamanhos de lote de produção Programação Job-Shop Tem por objetivo programar trabalhos ou ordens de produção, intermitentes e diversificadas, em um conjunto de máquinas. Nesse caso deve-se verificar a questão dos estoques em processo e deve-se estabelecer uma seqüência de trabalhos, detalhada em cada uma das máquinas ou dos processos de fabricação. Programação de Projetos Caracteriza-se como um projeto para a fabricação de um produto, geralmente único e não repetitivo. Nesse caso é utilizada uma metodologia baseada em redes e que tem sido denominada método PERT-CPM. Linhas de Montagem As linhas de montagem, têm uma metodologia de planejamento/programação próprias. Fundamentalmente deve-se dimensionar o número de estações de trabalho necessário para produzir a quantidade determinada e balancear o trabalho entre os operadores. A Tabela apresenta os diferentes tipos de programação: Processos Contínuos Em Lotes Job-Shop Projetos Caracterís ticas Operação contínua Não exige sequenciamento Objetiva utilização da capacidade Operação descontínua Exige determinação do Tamanho do lote Exige preparação das máquinas Exige regra para sequenciamento dos lotes Exige alocação de carga das máquinasImplica em Filas de Espera de trabalhos aguardando disponibilidade de máquina Exige regra de prioridade para sequenciamento de trabalhos Atividades ou tarefas Rede de atividades Caminho crítico Exemplos Refinarias Indústrias químicas Siderúrgicas Celulose Produção de televisores Produção de veículos Produção de geladeiras Produção de móveis Oficinas Gráficas Serviço de assistência técnica Tinturaria industrial Construção de navios Construção de edifícios Construção de uma nova fábrica Construção de turbinas 4 3 – PROGRAMAÇÃO FOCADA NO PRODUTO 3.1 – Programação de Processos Contínuos A produção contínua, não envolve as etapas de alocação de carga e de sequenciameto, por já estarem pré-definidas. Assim, a programação é uma operação direta, envolvendo: a) As quantidades a serem produzidas, b) As disponibilidades de cada máquina e as diversas capacidades de produção para cada produto que poderão ser feito nestas máquinas. 3.2 - Programação para Sistemas de Produção em Lotes (Flow Shop) Dado um certo número de produtos que utilizam a mesma linha, o problema de programação não envolve a etapa de alocação de carga, que já está pré-definida. Há, no entanto, duas questões a responder: a) quanto produzir de cada produto? b) em que ordem devem ser produzidos os produtos? A resposta à pergunta quanto produzir pode ser dada de muitas maneiras, onde não faltam os critérios específicos de cada empresa, baseados no bom senso ou em razões de ordem histórica. O Lote Económico de Fabricação (LEF) se constitui numa possível resposta à pergunta de quanto produzir de cada produto que utiliza a linha. A outra questão - em que ordem produzir - é a questão do seqüenciamento. Antes de mais nada, é bom notar que o seqüenciamento afeta o custo de preparação: há seqüências melhores e piores sob esse ponto de vista. Assim, quando se passa de um produto a outro semelhante em termos de necessidades de processamento, o custo de preparação é relativamente menor do que se passarmos de um produto a outro com características muito diferentes. Na prática, o custo de preparação pode obrigar a que se respeite essas seqüências mais favoráveis de programação. Uma das técnicas usadas para o seqüenciamento é a chamada de Tempo de Esgotamento (TE). Dado um produto candidato ao seqüenciamento, o seu Tempo de Esgotamento é definido por: 𝑇𝐸 = Estoque disponível Taxa de consumo onde a taxa de consumo é a quantidade média consumida no intervalo ele tempo (dia, semana, mês, etc.). Sc tivermos 3.000 unidades de um produto em estoque, por exemplo, e a sua taxa de consumo for de 800 unidades por semana, o seu Tempo de Esgotamento será de 𝑇𝐸 = 3.000 800 = 3,75 semanas O Tempo de Esgotamento é uma medida da urgência com que o produto deve ser fabricado: quanto menor o TE, mais cedo o produto estará em falta. Portanto, dados vários produtos aguardando processamento numa mesma linha, programa-se primeiro o produto com o menor Tempo de Esgotamento. Tão logo termine o processamento do produto escolhido, os cálculos devem ser refeitos para que se determine o novo produto a ser seqüenciado. 5 Exemplo Dados os cinco produtos apresentados na tabela seguinte, programá-los para processamento de acordo com a técnica do Tempo de Esgotamento (efetuar as três primeiras rodadas). Produto Lote Econômico de Fabricação Duração da rodada Estoque inicial Taxa de consumo (LEF) (semanas) (unidades) (unid./semana) I 500 1,5 1.600 200 11 2.300 1,0 4.830 1.200 III 5.000 1,5 6.000 1.500 IV 4.000 2,0 9.600 1.000 V 2.800 1,0 900 800 Solução: O quociente do estoque disponível pela taxa de consumo nos dará o` valor do Tempo de Esgotamento TE para que cada um dos produtos. Repetimos abaixo a tabela já com esses valores calculados, na última coluna. Produto Lote Econômico de Fabricação Duração da rodada Estoque inicial Taxa deconsumo TE (LEF) (semanas) (unidades) (unid./semana) I 500 1,5 1.600 200 8,0 11 2.300 1,0 4.830 1.200 4,025 III 5.000 1,5 6.000 1.500 4,0 IV 4.000 2,0 9.600 1.000 9,6 V 2.800 1,0 900 800 1,125 O produto V deve ser programado em primeiro lugar, por apresentar o menor valor de TE (1,125). Serão feitas 2.800 unidades do produto, ou seja, o LEF, no tempo de uma semana (duração da rodada). Após esse tempo, é preciso refazer os cálculos, para se determinar qual produto será então processado. Os estoques iniciais terão variado. O estoque do produto 1, por exemplo, baixa de 1.600 para 1.400 unidades, porque foram consumidas 200 unidades da semana de produção do produto V; da maneira semelhante, o produto IV, digamos, tem seu estoque diminuído de 9.600 para 8.600 unidades e assim por diante. O produto V, que esteve em processamento durante a semana, terá um estoque de: 900 (estoque ao início da semana) - 800 (consumo durante a semana) + 2.800 (quantidade produzida) 2.900 = estoque ao final da semana 1 A tabela seguinte apresenta todos os valores recalculados ao final da semana 1, inclusive osnovos tempos de esgotamento TE, que indicam que devemos processar agora o produto III (TE = 3,0); 6 Final da semana 1 Produto Lote Econômico de Fabricação Duração da rodad Estoque inicial Taxa deconsumo TE (LEF) (semanas) (unidades) (unid./semana) I 500 1,5 1.400 200 7,0 11 2.300 1,0 3.630 1.200 3,025 III 5.000 1,5 4.500 1.500 3,0 IV 4.000 2,0 8.600 1.000 8,6 V 2.800 1,0 2.900 800 3,625 Ao final da semana 2,5 (ou seja, 1 + 1,5), quando termina o processamento do produto III os valores dos estoques terão novamente se alterado; como o tempo decorrido desde o último cálculo foi de 1,5 semanas (quanto durou o processamento do produto III), o consumo foi proporcional a esse tempo. Assim, por exemplo, do produto II foram consumidas 1.800 unidade; (1.200 x 1,5). Os cálculos, refeitos todos até o final da semana 2,5 estão na tabela seguinte: Final da semana 2,5 Produto Lote Econômico de Fabricação Duração da roda Estoque inicial Taxa deconsumo TE (LEF) (semanas) (unidades) (unid./semana) I 500 1,5 1.100 200 5,5 11 2.300 1,0 1.830 1.200 1,525 III 5.000 1,5 7.250 1.500 4,833 IV 4.000 2,0 7.100 1.000 7,1 V 2.800 1,0 1.700 800 2,125 A nova tabela mostra que o produto II será o próximo a ser processado, sendo que esse processamento estará terminado ao final da semana 3,5. A técnica do Tempo de Esgotamento é dita dinâmica porque programa um produto a cada rodada de produção. Por contraposição, uma técnica estática programaria todos os produtos a um só tempo. É conveniente frisar que a técnica não leva em conta os custos de preparação das máquinas (variáveis de acordo com a particular seqüência de processamento envolvida) ou os custos de manutenção e falta de estoques. Pode acontecer, também, que a aplicação da técnica, ao longo do tempo, leve a estoques muito altos ou muito baixos, o que pode ser verificado calculando-se diversas rodadas de antemão e tomando-se quaisquer precauções necessárias para assegurar um nível conveniente de estoques. 7 Exercício Proposto: Um mesmo produto é processado em cinco modelos diferentes, nas mesmas instalações. A tabela abaixo apresenta os dados pertinentes: Modelo Lote Econômico de Fabricação (unidades) Duração da Rodada (semanas) Estoque Inicial (unidades) Taxa de Consumo (unid./semana) Tempo de Esgotamento A 1.500 1,5 5.000 500 B 1.200 1,0 4.000 500 C 2.000 2,0 4.000 700 D 2.500 2,5 3.600 400 E 500 1,5 1.000 250 Simular 3 rodadas de produção através do tempo de esgotamento, calculando o estoque após cada rodada. Rodada no 1: Resposta: Processar o Modelo________, do qual serão produzidas__________unidades cujo processamento demandará _______semanas. Assim, no final da semana _______teremos: Modelo Lote Econômico de Fabricação (unidades)Duração da Rodada (semanas) Estoque Inicial (unidades) Taxa de Consumo (unid./semana) Tempo de Esgotamento A 1.500 1,5 500 B 1.200 1,0 500 C 2.000 2,0 700 D 2.500 2,5 400 E 500 1,5 250 Rodada no 2: Resposta: Processar o Modelo________, do qual serão produzidas__________unidades cujo processamento demandará _______semanas. Assim, no final da semana _______teremos: Modelo Lote Econômico de Fabricação (unidades) Duração da Rodada (semanas) Estoque Inicial (unidades) Taxa de Consumo (unid./semana) Tempo de Esgotamento A 1.500 1,5 500 B 1.200 1,0 500 C 2.000 2,0 700 D 2.500 2,5 400 E 500 1,5 250 Rodada no 3: Resposta: Processar o Modelo________, do qual serão produzidas__________unidades cujo processamento demandará _______semanas. 8 4 – PROGRAMAÇÃO FOCADA NO PROCESSO - Job-Shop A programação de máquinas no chão de fábrica (Job-Shop) é importante porque muitas empresas utilizam máquinas universais e produzem uma grande série de produtos em quantidades variáveis ao longo do tempo. Os princípios para esse tipo de programação são também aplicáveis a processos administrativos, produção em centros computacionais e até em hospitais. Definição de Job-Shop O processo é caracterizado por uma série de trabalhos ou de serviços que podem ser executados em diferentes equipamentos com seqüências alternativas. No caso de um processo industrial, o Job-Shop é caracterizado pela fabricação de produtos que devem passar por uma série de operações, que podem ter seqüências alternativas sem que isso comprometa o tempo do processo ou a qualidade do produto. Devem ser tomadas decisões com relação à seqüência com que as operações devem ser executadas, com o objetivo de otimizar diferentes critérios previamente definidos. Modernamente são utilizados softwares de simulação para avaliar cada um dos diversos critérios. 4.1 - Alocação de Carga A alocação de carga envolve a designação de operações aos centros de processamento ou trabalho. Quando uma dada operação deve obrigatoriamente ser feita em um centro específico, os problemas são relativamente menores; quando, porém, existem diversos centros aos quais as operações podem ser alocadas, os problemas se avolumam. Nesta circunstância, procura- se a carga de forma a buscar algum objetivo principal: diminuir os custos de processamento e/ou de preparação das máquinas, minimizar tempos ociosos de equipamentos ou centros de trabalho, minimizar o tempo para completar as operações e assim por diante, dependendo de cada caso. Vamos apresentar duas técnicas bem conhecidas para a alocação de carga, sem esgotar nem de longe as possibilidades. A primeira delas é a alocação pelo método de Programação Linear e segunda é a alocação através de gráficos de Gantt. A alocação por meio de gráficos de Gantt é uma abordagem empírica, com alguns inconvenientes sérios porém largamente usada devido à simplicidade de entendimento e execução. 9 4 .1 .1 - A LO C AÇ ÃO D E CA R GA - M ÉT OD O D E P RO GR A MA ÇÃ O LI NE AR Exercício Proposto Uma firma que fabrica aquecedores tem 4 instalações de aquecimento central para projetar dentro de um período de 8 semanas (40 horas por semana). Tem também 4 projetistas capazes, e cada um deles foi solicitado para avaliar quanto tempo levaria cada tarefa. O programador das operações de trabalho consolidou tais tempos na Tabela abaixo: Projetista Horas para completar a tarefa 1 2 3 4 A 100 140 280 70 B 130 160 200 60 C 80 130 300 90 D 150 110 250 50 a) Use o Método de Programação Linear para demonstrar determinar como tais tarefas devem ser atribuidas, de modo a minimizar o tempo de trabalho. b) Admitindo que os cálculos estão certos, podem as tarefas ser completadas dentro de um período de 8 semanas sem planejamento de horas extras? c) Admitindo um projetista por tarefa e nenhuma hora extra, poderia o trabalho ser completado em 5 semanas d) Em 3 semanas? Resp.: a) A=>4; B=>3; C=>1 e D=>2 para um total de 460 horas. b) Tempo disp. = 40x4x8 = 1.280 > 460; c) Sim; nenhuma tarefa exige mais que 5 semanas d)Não: não há tempo suficiente para o desenhista B completar a tarefa em 3 semanas RESOLUÇÃO PELO MÉTODO DE PROGRAMAÇÃO LINEAR Sendo 100 A1 = o Projetista A alocado à Tarefa 1, levando 100 horas para completar a Tarefa 1; Sendo 140 A2 = o Projetista A alocado à Tarefa 2 , levando 140 horas para completar a Tarefa 2; Etc, Temos: Função Objetivo: Min 100 A1 + 140 A2 + 280 A3 + 70 A4 + + 130 B1 + 160 B2 + 200 B3 + 60 B4 + + 80 C1 + 130 C2 + 300 C3 + 90 C4 + + 150 D1 + 110 D2 + 250 D3 + 50 D4 Sujeito a: A1 + A2 + A3 + A4 = 1 B1 + B2 + B3 + B4 = 1 C1 + C2 + C3 + C4 = 1 D1 + D2 + D3 + D4 =1 A1 + B1 + C1 + D1 = 1 A2 + B2 + C2 + D2 = 1 A3 + B3 + C3 + D3 = 1 A4 + B4 + C4 + D4 = 1 Cada Projetista alocado Cada Tarefa alocada 10 4.1.2 - ALOCAÇÃO DE CARGA ATRAVÉS DE GRÁFICOS DE GANTT Gráficos de Gantt Os gráficos de Gantt podem ser usados para exibir visualmente as cargas de trabalho em cada centro de trabalho num departamento. A Figura abaixo é um exemplo de gráfico de Gantt usado para comparar o programa semanal de cinco centros de trabalho numa oficina (shop) modelo (uma oficina usada para produzir produtos experimentais). As tarefas programadas para serem trabalhadas durante a semana são exibidas com seus nomes ou números de código (A, B, C etc.) e tempos de início e de encerramento, representados por uma barra aberta. A medida que o trabalho progride numa tarefa, uma barra sólida mostra como o centro está se comportando em relação ao programa. O tempo da revisão é indicado por uma seta vertical. Preparações de máquina, manutenção de máquina e outros trabalhos planejados de não-produção são indicados por um X. Espaços em branco indicam tempo ocioso no centro de trabalho; equipes de trabalho não são necessárias durante esses períodos e podem ser deslocadas para outros centros de trabalho, ou outras tarefas podem ser programadas nesses espaços de tempo posteriormente. Os supervisores e planejadores da produção podem ver rapidamente no gráfico de Gantt o progresso dos centros de trabalho rumo a suas programações. Por exemplo, a Figura acima mostra que a revisão é feita no meio da tarde de quarta feira. Nessa hora, o centro de trabalho de usinagem está adiantado no programa cerca de meio dia na tarefa E, porque sua barra sombreada se estende para a direita da seta vertical, o centro de trabalho está adiantado no programa cerca de três horas na tarefa B, os centros de trabalho de teste e montagem estão dentro do programa, e o centro de trabalho de fabricação está cerca de duas horas atrasado no programa na tarefa D. Os gráficos de Gantt são encontrados na maioria das fábricas e operações de serviço, e são muito úteis para coordenar uma diversidade de programas de equipes de trabalho, centros de trabalho e atividades de projetos. 11 Carga Finita e Infinita Duas abordagens a respeito de como tarefas são atribuídas a centros de trabalho às vezes são usadas - carga finita e infinita. A abordagem da carga infinita é usada quando tarefas são atribuídas a centros de trabalho sem considerar as capacidades desses centros. Essa abordagem abandona o planejamento das necessidades de capacidade (CRP) e seus programas' de carregamento. A menos que a empresa tenha excessiva capacidade de produção, inaceitáveis filas de tarefas à espera ocorrem nos centros de trabalho. A abordagem da carga finita é usada quando as capacidades de centros de trabalho são alocadas dentre uma lista de tarefas. Usando-se um modelo de simulação computadorizado ou outros meios, a capacidade de cada centro de trabalho é alocada a tarefas de hora em hora, variando-se ostempos de início e de conclusão das tarefas. O resultado final dessa abordagem é que nenhum outro trabalho é programado para um centro de trabalho durante qualquer horário além da capacidade do centro de trabalho. Essa abordagem é usada por muitas empresas atualmente. Programação Progressiva e Regressiva Ao preparar gráficos de Gantt como na Figura anexa há duas maneiras de determinar quais grades de programação (time slots) são atribuídas dentro dos centros de trabalho: programação progressiva e programação regressiva. Na programação progressiva, as tarefas são atribuídas aos intervalos livres nos centros de trabalho no instante mais cedo possível. Essa abordagem supõe que os clientes queiram que suas tarefas sejam entregues o mais breve possível. Ainda que simples de usar, geralmente resulta em excessivos estoques em processo, porque as tarefas tendem a permanecer esperando suas novas atribuições a centros de trabalho. Na programação regressiva, o ponto de partida para o planejamento é uma data de entrega prometida ao cliente. Essa data é então tomada como um dado, e os programadores trabalham em sentido regressivo através da fábrica usando 1ead times para determinar quando as tarefas devem passar por cada etapa de produção. Tarefas são atribuídas às folgas na programação nos centros de trabalho o mais tarde possível para cumprir a data de entrega prometida. Não obstante essa abordagem exigir lead times acurados, ela tende a reduzir os estoques em processo, porque as tarefas não são concluídas até que sejam necessárias nos centros de trabalho seguintes em seus roteiros. Por esse motivo, a programação regressiva é a abordagem predominante nas empresas atualmente. Os controles de entradas e saídas e os gráficos de Gantt fornecem aos gerentes de operações uma maneira sistemática de coordenarem o fluxo de tarefas entre centros de trabalho. Consideremos agora algumas maneiras de definir prioridades para tarefas em centros de trabalho. 12 4.2 - Seqüenciamento de Tarefas (ou Trabalhos/ Operações) Para tratar do problema do seqüenciamento, vamos retomar o conceito de regra estática e regra dinâmica. Dados “n” trabalhos aguardando processamento em um posto de trabalho, uma regra é dita estática se determinar a seqüência de processamento de todos os trabalhos de uma só vez. Apenas quando os “n” trabalhos houverem terminado, pensar-se-á novamente no problema do seqüenciamento; por essas alturas, já deverá existir outro grupo de novos trabalhos aguardando processamento. Uma regra é dita dinâmica quando seqüencia apenas um trabalho por vez. Quando esse trabalho houver sido processado, é provável que novos trabalhos tenham chegado, acrescendo-se aos ( n - 1) remanescentes. Para o segundo seqüenciamento, a regra dinâmica incide agora sobre o novo sistema, e assim por diante. Não há dúvidas que ambientes reais de produção são melhor tratados pelas regras dinâmicas. Qualquer regra que estabeleça um seqüenciamento de trabalhos, seja ela estática ou dinâmica, deve se guiar por algum critério. É preciso agora que algumas grandezas sejam definidas, dado que delas derivam os principais critérios de seqüenciamento utilizados. Consideremos para tanto que “n” trabalhos encontrem-se num dado centro de trabalho para processamento, numa seqüência já estabelecida. Vamos definir: Tempo de Processamento do Trabalho “i” (TP): é o tempo efetivamente gasto desde que o trabalho começa a ser processado até que termina. O Tempo de Processamento é às vezes chamado de tempo de máquina. Tempo de Espera do Trabalho “i” (TE): é a soma dos tempos decorridos desde a entrada do primeiro trabalho no centro até o início de processamento do trabalho “i”; em outras palavras, é o tempo que o trabalho “i’ espera para que comece o seu processamento. Tempo de Término do Trabalho “i” (TT): é a soma do Tempo de Processamento com o Tempo de Espera, ou seja, é o tempo total que o Trabalho espera até que termine o seu processamento. Data Devida de um Trabalho “i” (DD): é a data na qual o trabalho deveria estar pronto. Freqüentemente, a Data Devida é medida em número de dias (horas, semanas, etc.) a contar de uma data de referência. Atraso de um Trabalho “i” (AT): é a diferença entre o Tempo de Término e a Data Devida, desde que aquele seja maior que esta; vale zero em caso contrário (ou seja, se TT <= DD). Vejamos um exemplo de cálculo das grandezas enunciadas. Vejamos um exemplo de cálculo das grandezas enunciadas 13 Exemplo 1: Cinco trabalhos foram seqüenciados em um centro de processamento, na ordem de chegada: A, B, C, D e E. Conhecendo-se (tabela abaixo) o Tempo de Processamento e a Data Devida de cada trabalho (em dias úteis), calcular, para cada um deles, o Tempo de Espera, o Tempo de Término e o Atraso. (Observação: a Data Devida é dada em dias úteis a partir de uma data de referência.) Trabalho Tempo de Processamento (TP) Data Devida (DD) A 5 14 B 8 9 C 2 10 D 4 20 E 1 7 Solução Da maneira como são definidas as grandezas procuradas, devemos calcular, progressivamente: o Tempo de Espera, o Tempo de Término e o Atraso de cada Trabalho. Tempo de Espera O Tempo de Espera do Trabalho A é zero, porque ele inicia os processamentos; o Tempo de Espera do Trabalho B é exatamente o Tempo de Processamento do Trabalho A; O Tempo de Espera do Trabalho C é a soma dos Tempos de Processamento dos trabalhos antecedentes, A e B e assim por diante. Tempo de Término É simplesmente a soma do Tempo de Espera com o Tempo de Processamento de cada trabalho. Atraso É a diferença entre o Tempo de Término e a Data Devida para cada trabalho; quando essa diferença for negativa, ela é assumida como igual a zero. Os cálculos descritos resumem-se na tabela seguinte. Trabalho Tempo de Processamento (TP) Data Devida (DD) Tempo de Espera (TE) Tempo de Término (TT) Atraso (AT) A 5 14 0 5 0 B 8 9 5 13 4 C 2 10 13 15 5 D 4 20 15 19 0 E 1 7 19 20 13 Totais 52 72 22 Médias 10,4 14,4 4,4 A regra de seqüenciamento que é ilustrada pelo exemplo é chamada de Regra PEPS ou, simplesmente, PEPS, significando com essa sigla Primeiro a Entrar, Primeiro a Sair. É a regra dominante em atividades de serviços (lembre-se das filas...). Entre os critérios mais comuns para o julgamento de regras de seqüenciamento contam-se: mínimo tempo médio de término (ou, equivalentemente, mínimo tempo médio de espera); mínimo atraso médio; ou mínimo atraso máximo de um trabalho qualquer. 14 4.2.1. Casos Especiais de Seqüenciamento Passemos à consideração de algumas regras de seqüenciamento aplicáveis a casos especiais; embora tais situações não sejam tão freqüentes na prática, servem para ilustrar o problema do seqüenciamento e o uso de critérios alternativos. Iremos apresentar os seguintes casos: a) Seqüenciamento de “n” trabalhos por um processador único; b) Seqüenciamento de “n” trabalhos por dois processadores em séries. Os casos acima às vezes são referidos como "seqüenciamento de n trabalhos por m máquinas" com n assumindo quaisquer valores e m = 1 ou 2. Preferimos usar a palavra processador ao invés de máquina para dar um sentido mais genérico ao problema representado. Por processador entende-se não apenas qualquer máquina, mas também pessoas, departamentos ou centros de trabalho. Caso a): n trabalhos, processador único Este é o problema mais simples possível de seqüenciamento, mas admite soluções diferentes, dependendo do critério escolhido. Trataremos aqui de dois critérios apenas: a minimização do tempo médio de término (ou minimização do tempo médio de espera, que é equivalente) e minimização do atraso máximo para qualquer um dos trabalhos. O leitor interessado no assunto poderá, por exemplo, consultar o trabalho de Moore (1968) sobre minimização do número de trabalhos atrasados, ou o artigo de Lawler (1973), que trata de problemas onde há restrições de precedência entreos trabalhos. 15 1 ° Critério: Minimização do tempo médio de término Dados n trabalhos, sujeitos a um único processador, o tempo médio de término entre os trabalhos é minimizado se os trabalhos forem seqüenciados na ordem crescente de seus Tempos de Processamento. Esta regra é conhecida como Regra MTP ou simplesmente MTP (Menor Tempo de Processamento); é uma das regras mais conhecidas e importantes do problema geral de seqüenciamento. Exemplo 2: Considere novamente o problema de seqüenciamento apresentado no Exemplo 1; efetuar o seqüenciamento de forma a minimizar o tempo médio de término (regra MTP) e comparar o resultado com a regra PEPS do Exemplo 1. Trabalho Tempo de Processamento (TP) Data Devida (DD) A 5 14 B 8 9 C 2 10 D 4 20 E 1 7 Solução A regra MTP resulta no seqüenciamento E (1), C (2), D (4), A (5) e B (8). Os cálculos são então feitos de acordo com as definições de Tempo de Espera, Tempo de Término e Atraso, como foi mostrado no Exemplo 1. A tabela abaixo, que mostra os resultados, tem o mesmo formato da tabela final do Exemplo 1, para facilitar as comparações: Trabalho Tempo de Processamento (TP) Data Devida (DD) Tempo de Espera (TE) Tempo de Término (TT) Atraso ( T) E 1 7 0 1 0 C 2 10 1 3 0 D 4 20 3 7 0 A 5 14 7 12 0 B 8 9 12 20 11 Totais 23 43 11 Médias 4,6 8,6 2,2 Em relação à regra PEPS, o tempo médio de espera passou de 10,4 dias para 4,6 dias. Isso acabou reduzindo o tempo médio de término, de 14,4 para 8,6; reparar como a diferença entre os dois tempos é sempre de 4 dias: (14,4 - 10,4) ou (8,6 - 4,6), mostrando que a minimização do tempo médio de término e a minimização do tempo médio de espera são equivalentes. Incidentalmente, houve melhoria em relação aos atrasos: apenas o trabalho B ficará atrasado (com a regra PEPS os trabalhos B, C e D ficavam atrasados) e o atraso médio passou de 4,4 dias para 2,2 dias. Além disso, o máximo atraso é o do trabalho B (11 dias) enquanto que com a regra PEPS o máximo atraso era o do trabalho D, com 13 dias. Em relação a todos os critérios analisados, portanto, a regra MTP mostrou-se neste caso superior à regra PEPS. 16 2° Critério: Minimização do atraso máximo para qualquer trabalho Dados n trabalhos, sujeitos a um único processador, o atraso máximo (considerado o trabalho que seja) é minimizado se os trabalhos forem seqüenciados na ordem crescente de suas Datas Devidas. A regra acima é conhecida como regra DD ou simplesmente DD (Data Devida) Exemplo 3 Mais uma vez, retomar os trabalhos do Exemplo 1 e tratá-los segundo a regra DD; comparar os resultados com os obtidos pelas regras PEPS e MTP. Solução Segundo a regra DD, a ordem de seqüenciamento agora é E (7), B (9), C (10), A (14) e D (20). A tabela abaixo, que conserva a mesma estrutura dos dois exemplos anteriores, não deverá apresentar dificuldades para o leitor: Trabalho Tempo de Processamento (TP) Data Devida (DD) Tempo de Espera (TE) Tempo de Término (TT) Atraso (AT) E 1 7 0 1 0 B 8 9 1 9 0 C 2 10 9 11 1 A 5 14 11 16 2 D 4 20 16 20 0 Totais 37 57 3 Médias 7,4 11,4 0,6 A regra DD conduziu a dois atrasos, porém o máximo atraso é agora do trabalho A, com apenas dois dias. Para facilidade do leitor, apresentamos abaixo os resultados resumidos da aplicação dos dois critérios básicos considerados, comparados entre si e com a regra PEPS; o asterisco * significa que o valor é mínimo de acordo com a regra correspondente. Critério Regra PEPS MTP DD Tempo médio de espera 10,4 4,6* 7,4 Tempo médio de término 14,4 8,6* 11,4 Atraso máximo 13 11 2* Atraso médio 4,4 2,2 0,6 N° de trabalhos atrasados 3 1 2 O leitor deve ter em mente que as regras MTP e DD minimizam grandezas específicas, mas isso não impede que sejam comparadas de acordo com outros critérios. Entretanto, a comparação deve se restringir apenas ao caso dos trabalhos que estamos considerando; a priori, não se deve adotar qualquer resultado como definitivo. Pode-se notar da tabela acima que a regra PEPS conduziu a piores resultados que as outras duas. Estudos de simulação mostram que isso é rotineiro, não se recomendando a regra PEPS. No caso de atividades de serviços, principalmente se o contacto com o público for grande, a regra PEPS é inevitavelmente seguida, por um princípio de justiça ao cliente. 17 Caso b): n trabalhos, dois Processadores em Série ALGORÍTIMO DE JOHNSON O algoritmo de Johnson visa determinar o menor tempo total de processo necessário para executar todos os trabalhos. O algoritmo é aplicável inicialmente a “n” trabalhos a serem feitos em duas máquinas, mas pode ser estendido a “m” máquinas. Os passos para a determinação da seqüência de menor tempo de processo para o caso de duas máquinas são: • Dados os tempos de cada trabalho em cada uma das duas máquinas, selecionar o trabalho que apresenta o menor tempo. • Caso o menor tempo esteja na primeira máquina, programar o produto em primeiro lugar. • Caso o menor tempo esteja na segunda maquina, programar o produto em último lugar. • Repetir o processo até programar todos os trabalhos. Caso haja tempos iguais, pode-se selecionar qualquer um dos trabalhos, pois Johnson garante que o tempo total de processamento não será alterado. Vamos aplicar o algoritmo de Johnson aos trabalhos da Tabela abaixo: Trabalho M 1 M2 Total A 2 3 5 B 3 1 4 C 5 5 10 D 2 4 6 E 6 2 8 Menor tempo: ocorre no trabalho B e na máquina M2 Programa-se o trabalho B em último lugar. Ordem 1º 2º 3º 4º 5º Trabalho B Repetindo os passos do algorítmo com os trabalhos restante, o menor tempo ocorre nos trabalhos A e D na máquina M1 e no trabalho E na máquina M2. Temos Ordem 1º 2º 3º 4º 5º Trabalho A/D A/D E B No caso podemos programar ou o trabalho A ou o trabalho D em primeiro lugar. Por sua vez, o trabalho E deve ser programado em último lugar, pelo fato de seu menor tempo estar na máquina que vem em segundo lugar. Em virtude de o trabalho B já ter sido programado em último lugar, programamos o trabalho E em penúltimo lugar. O último trabalho a programar é C, que automaticamente é programado em terceiro lugar, por ser a única posição restante. Assim, a seqüência final de programação é: Ordem 1º 2º 3º 4º 5º Trabalho A/D A/D C E B Elaborando o cronograma para a seqüência anterior temos a Figura : 2 4 9 15 18 Máquina M1 A D C E B Máquina M2 A D C E B 2 5 9 14 15 17 18 19 O algoritmo de Johnson fornece um tempo total de 19 dias de processo, e todos os trabalhos atendem às datas de entrega. 18 Exercício Proposto: Uma lavanderia tem roupas de sete clientes diferentes para lavar e passar. Os tempos de processo são dados na Tabela abaixo. Determine a sequência pelo algorítmo de Johnson e elabore o cronograma para determinar o tempo de processamento necessário Serviços de Lavanderia (tempos) Cliente Lavar Passar José 5 4 Ana Maria 7 9 Alfredo 2 7 Fernando 1 2 Lívia 8 2 Mariana 3 9 Ricardo 16 5 Resp. a) Sequência: Fernando => Alfredo => Mariana => Ana Maria => Ricardo =>José => Lívia b) Tempo de processo = 44 horas Ordem 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Trabalho 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 Lavar Passar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 19 4.2.2 –Sequenciamento de Tarefas - Critérios de Priorização de Trabalhos (Regras de Programação) As principaisregras utilizadas são: Sigla Especificação Definição PEPS Primeira que Entra Primeira que Sai Os lotes serão processados de acordo com sua chegada no recurso. MTP Menor Tempo de Processamento Os lotes serão processados de acordo com os menores tempos de processamento no recurso. MDE Menor Data de Entrega Os lotes serão processados de acordo com as menores datas de entrega. IPI Índice de Prioridade Os lotes serão processados de acordo com o valor da prioridade atribuída ao cliente ou ao produto. ICR Índice Crítico Os lotes serão processados de acordo com o menor valor de: (data de entrega − data atual) (tempo de processamento + tempo de espera) IFO Índice de Folga Os lotes serão processados de acordo com o menor valor de: (data de entrega − ∑tempo de processamento restante) número de operações restante FE Folga até a Entrega Os lotes serão processados de acordo com o menor valor de: (data de entrega – data atual) – (tempo de processo + tempo de espera) IFA Índice de Falta Os lotes serão processados de acordo com o menor valor de: quantidade em estoque taxa de demanda Podem também ser utilizadas outras regras não otimizantes como sendo: • Valor do pedido • Tipo de recebimento (à vista ou parcelado) Ainda existem algoritmos otimizantes, entre os quais o algoritmo de Johnson e o algoritmo da designação Critérios para Avaliação de Desempenho da Programação Os principais critérios são: • Porcentagem de ordens completadas na data certa • Distribuição estatística do tempo de atraso (média e desvio padrão dos atrasos) • Porcentagem média de ordens aguardando processamento • Utilização da capacidade (máquinas e pessoas) • Estoque médio em processo As diversas regras de programação devem ser avaliadas frente a esses critérios 20 Avaliação das Regras de Programação Vamos imaginar um conjunto de trabalhos (A, B, C, D e E) que devem ser executados em duas máquinas (M1 e M2). Para efeito de simplificação, supomos que a seqüência do processo de fabricação é sempre M1 em primeiro lugar e M2 somente após M1. Outra condição é que o trabalho somente pode ser processado em M2 após ter sido totalmente realizado em M1. Ainda supomos que temos somente uma máquina de cada. Nosso objetivo é a programação dos trabalhos A, B, C, D e E nas máquinas M1 e M2, a partir dos dados da Tabela abaixo: Trabalhos - dados (Tempo em dias) Trabalho Tempos de processo Data deChegada Data de entrega M 1 M2 Total (mês anterior) (mês seguinte) A 2 3 5 20 22 B 3 1 4 15 25 C 5 5 10 28 29 D 2 4 6 18 25 E 6 2 8 5 20 Supomos que cada mês tem 30 dias e que hoje é o início do mês seguinte (data zero). Inicialmente calculamos os dados da FE, o ICR e o IFO. A Tabela abaixo apresenta os dados calculados: Trabalhos - dados (tempo em dias) Trabalho Tempo total do processo Data de chegada Data de entrega FE ICR IFO A 5 20 22 17 4,40 8,5 B 4 15 25 21 6,25 10,5 C 10 28 29 19 2,90 9,5 D 6 18 25 19 4,17 9,5 E 8 5 20 12 2,50 6,0 A FE do trabalho A é calculada como: (22 - 5) = 17, e assim sucessivamente para os demais trabalhos. O ICR do trabalho A é calculada como: (22/5) = 4,40, e assim sucessivamente para os demais trabalhos. O IFO do trabalho A é calculada como: (17/2) = 8,5, e assim sucessivamente para os demais trabalhos. (Note-se que existem somente 2 operações: M1 e M2.) As seqüências de programação dos trabalhos em função das regras de programação são dadas na Tabela: Sequência dos trabalhos Regra de programação 1º 2º 3º 4º 5º MTP B A D E C PEPS E B D A C MDE E A B/D B/D C FE E A C/D C/D B ICR E C D A B IFO E A C/D C/D B No caso de haver empate entre os trabalhos, colocamos dentro da mesma ordem os trabalhos com o mesmo resultado. De certa maneira essa ocorrência representa uma vantagem para a fábrica, significando que teremos maior flexibilidade na programação, Na regra MDE, o trabalho B ou o trabalho D apresentaram o mesmo valor na data até a entrega e podem ser programados em terceiro lugar após a programação de E e de A. Caso o trabalho B seja programado em terceiro lugar, o trabalho D será programado em quarto lugar, e inversamente caso decidíssemos programar D em terceiro lugar. Após a determinação da seqüência devemos realizar a programação das atividades e avaliar as programações. No caso temos as datas de entrega e vamos imaginar que cada máquina deva trabalhar 30 dias no mês. A programação é realizada através do cronograma ou gráfico de Gantt e está na Figura abaixo: 21 As seqüências de programação dos trabalhos em função das regras de programação são: Sequência dos trabalhos Regra de programação 1º 2º 3º 4º 5º MTP B A D E C PEPS E B D A C MDE E A B/D B/D C FE E A C/D C/D B ICR E C D A B IFO E A C/D C/D B Portanto temos: Regra: MTP 0 3 5 7 13 18 Máquina M1 B A D E C Máquina M2 B A D E C 3 4 5 8 12 13 15 18 23 Regra: PEPS 6 9 11 13 18 Máquina M1 E B D A C Máquina M2 E B D A C 6 8 9 10 11 15 18 23 Regra: MDE 6 8 11 13 18 Máquina M1 E A B D C Máquina M2 E A B D C 6 8 11 12 13 17 18 23 Regra: FE 6 8 13 15 18 Máquina M1 E A C D B Máquina M2 E A C D B 6 8 11 13 18 22 23 Regra: ICR 6 11 13 15 18 Máquina M1 E C D A B E C D A B 6 8 11 16 20 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Verificação das Datas de Entrega Em todas as regras, as datas de entrega determinadas são cumpridas, com exceção da regra ICR, na qual o trabalho A está programado para ser entregue na data 23 pelo cronograma, enquanto sua data de entrega original é dia 22. Um aspecto adicional a ser analisado é o fato de a fábrica apresentar uma baixa porcentagem de utilização das máquinas e, conforme exposto, praticamente todas as regras de programação atenderem às necessidades. Calculando a porcentagem de utilização das máquinas temos: • a disponibilidade de trabalho das máquinas é de 60 dias de trabalho (2 máquinas, 30 dias cada uma); • a quantidade total de dias de trabalho é igual a: 5 + 4 + 10 + 6 + 8 = 33 dias (soma de todos os tempos de processamento dos trabalhos) • a porcentagem de utilização das máquinas é em média de: Utilização = 33 dias/60 dias = 55% o que representa uma baixa porcentagem de utilização da capacidade produtiva. 22 5 - BALANCEAMENTO DE LINHAS DE MONTAGEM Entendemos como linha de montagem uma série de trabalhos comandados pelo operador, que devem ser executados em sequência e que são divididos em postos de trabalho, no quais trabalham um ou mais operadores com ou sem auxílio de tempo dos operadores e das máquinas, realizando o que se denomina Balanceamento da Linha Para fazer o balanceamento deve-se, em primeiro lugar, determinar o Tempo de Ciclo (TC). O tempo de ciclo expressa a freqüência com que uma peça deve sair da linha ou, em outras palavras, o intervalo de tempo entre duas peças consecutivas Por exemplo, suponhamos que uma linha deve produzir 1.000 peças em 6,5 horas de trabalho. O tempo de ciclo é 6,5 x 60 minutos/1.000 = 0,39 minuto/peça. Isto é, a cada 0,39 minuto a linha deve produzir uma peça, para que seja alcançada a produção de 1.000 peças nas 6,5 horas disponíveis. Podemos expressar o tempo de ciclo como A partir do tempo de ciclo, determinamos o número mínimo de operadores que, teoricamente, seriam necessários para que se tivesse aquela produção (número teórico, N): Sendo Ti o tempo da peça em cada operação, temos: N =Σ Ti / TC Em seguida deve-se verificar se o número teórico de operadores é suficiente para os requisitos de produção, determinando-se o número real de operadores (NR). Esse número real é determinado por simulação, distribuindo-se os trabalhos em postos de trabalho e alocando-se a cada posto de trabalho omenor número de operadores possível. Para essa alocação devemos sempre considerar que o tempo de cada operador deverá ser menor ou, no limite, igual ao TC Uma vez determinada a solução, calculamos a eficiência do balanceamento (E). A eficiência do balanceamento é igual a: E = N/NR Exemplo Uma linha de montagem tem os processos que se seguem. Sabendo que desejamos produzir 10 peças por hora e que cada operador trabalha 45 minutos por hora, determinar a) O tempo de ciclo (TC) e o número teórico de operadores (N). b) O número real de operadores (NR) e a divisão de trabalho entre eles c) A eficiência do balanceamento (E). Os tempos são em minutos por peça Tempo de produção TC = ----------------------------------------------- Qtde de peças no tempo de produção Tempo total para produzir uma peça na linha N = ------------------------------------------------------------ Tempo de Ciclo 23 Solução a) TC = 45 min/10 peças/h = 4,5 minutos por peça Ti = 3,0 + 3,5 + ... + 3,0 = 17,5 minutos N = 17,5/4,5 = 3,89 operadores, teoricamente b) Uma das solucões é: Estação 1 2 3 4 5 TC Operações A B + C F + D G E Tempo (T) 3,0 4,5 4,5 2,5 3,0 4,5 min Ocupação (O) 66,7% 100,0% 100,0% 55,6% 66,7% c) E = 3,89 operadores (teoricamente)/5 operadores (na realidade) = 77,8% Como se pode ver, não é possível conseguir-se a produção de 10 peças em 45 minutos com 4 operadores, sendo necessários ao menos 5 operadores. A divisão do trabalho realizada atribui a cada operador uma ou mais atividades, dentro da seqüência lógica do fluxo do processo, porém com um tempo que não supera o tempo de ciclo de 4,5 minutos. Nota-se, porém, que há uma desigualdade entre os operadores. Assim, tomando por base o tempo de ciclo, verifica-se que os operadores dos postos 2 e 3 trabalham 100% do tempo de ciclo, enquanto os demais trabalham porcentagens menores. Se em vez de uma linha de montagem o layout fosse em célula de manufatura, os operadores mais livres poderiam auxiliar os operadores com maior carga de trabalho, ou seja, haveria uma melhor distribuição do trabalho. A eficiência (média) foi calculada em 77,8%. Exemplo No caso anterior, a empresa insiste em trabalhar na linha com 4 operadores. O que se pode dizer a respeito? Solução: Caso dispuséssemos de 4 operadores, uma possível divisão do trabalho seria: Estação 1 2 3 4 TC Operações A B + C F + G D + E 5,3 min Tempo (T) 3,0 4,5 5,3 5,2 O novo tempo de ciclo seria TC = 5,3 minutos, e a produção possível seria: Produção = 45min/(5,3min/peça) = 8,5 peças, não se atingindo a cota de 10 peças em 45 minutos. A – 3,0 B – 3,5 F – 2,8 C – 1,0 D – 1,7 G – 2,5 E – 3,0 24 5.1 - Regras Heurísticas do Balanceamento de Linha Regra heurística da tarefa de mais longa duração – LTT 1) Admitamos que i = 1, onde i é o número da estação de trabalho que está sendo formada. 2) Faça uma lista de todas as tarefas candidatas a serem designadas a essa estação de trabalho. Para que uma tarefa esteja nessa lista, ela deve satisfazer a todas estas condições: a) Ela não pode ter sido designada anteriormente a essa ou a qualquer outra estação de trabalho. b) Suas predecessoras imediatas devem ter sido atribuídas a essa estação de trabalho ou a uma anterior. c) A soma dessa duração de tarefa e de todas as outras durações de tarefa já designadas à estação de trabalho deve ser inferior ou igual à duração do ciclo. Se nenhuma candidata puder ser encontrada, vá para o Passo 4 3. Designe a tarefa da lista que tem a mais longa duração à estação de trabalho.. 4. Encerre a atribuição de tarefas à Estação de Trabalho i. Isso pode ocorrer de duas maneiras. Se não houver qualquer tarefa na lista de candidatas para a estação de trabalho mas ainda houver tarefas a serem designadas, defina i = i + 1 e retorne ao Passo 2. Se não houver mais tarefas não designadas, o procedimento estará completo A regra heurística da tarefa de mais longa duração adiciona tarefas a uma estação de trabalho, uma de cada vez, na ordem de precedência das tarefas. Se for necessário que a escolha seja entre duas ou mais tarefas, aquela que tem a mais longa duração será adicionada. Isso tem o efeito de designar o mais rápido possível as tarefas que são mais difíceis de encaixar numa estação de trabalho. Tarefas com durações menores são então reservadas para se aprimorar a solução. Exercício de balanceamento de linha Utilizar a regra heurística da tarefa de mais longa duração Usando a informação contida na tabela abaixo: Tarefa Predecessora Imediata Tempo de Tarefa (minutos) a - 0,9 b a 0,4 c b 0,6 d c 0,2 e c 0,3 f d,e 0,4 g f 0,7 h g 1,1 Total 4,6 a) Trace um diagrama de precedência. b) Supondo que 55 minutos por hora sejam produtivos, compute o tempo de ciclo necessário para obter 50 unidades por hora. c) Determine o número mínimo de estações de trabalho. d) Atribua tarefas a estações de trabalho usando a regra heurística da tarefa de mais longa duração. e) Calcule a utilização da solução em d. 25 Exercício de balanceamento de linha – Utilizar a Regra Heurística: Usando a informação contida na tabela abaixo: Tarefa Predecessora Imediata Tempo de Tarefa (min) a - 0,9 b a 0,4 c b 0,6 d c 0,2 e c 0,3 f d,e 0,4 g f 0,7 h g 1,1 Total 4,6 a) Trace um diagrama de precedência. b) Supondo que 55 minutos por hora sejam produtivos, compute o TC necessário para obter 50 unidades por hora. c) Determine o número mínimo de estações de trabalho. d) Atribua tarefas a estações de trabalho usando a regra heurística da tarefa de mais longa duração. e) Calcule a utilização da solução em d. Resolução: a) Trace um diagrama de precedência: b) Supondo que 55 min./hora sejam produtivos, compute a duração do ciclo necessário para obter 50 unidades por hora: 𝐷𝑢𝑟𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 = Tempo produtivo por hora Demanda por hora = 55 minutos por hora 50 produtos por hora = 1,1 minuto por peça c) Determine o número mínimo de estações de trabalho: Nº mín. estações = Tempo total para produzir uma peça Tempo de Ciclo = 4,6 minutos/peça 1,1min/peça = 4,2 estações de trabalho d) Atribua tarefas a estações de trabalho usando a regra heurística da tarefa de mais longa duração: (1) (2) (3) (4) (5) (6) Tarefa Atribuída Estação de Trabalho Lista de Candidatas Tarefa Duração de Tarefa Soma das Durações de Tarefa nesta Estação Folga nesta Estação de Trabalho = TC - (5) = = 1,1 – (5) 1 a a 0,9 0,9 0,2 2 b b 0,4 0,4 0,7 2 c c 0,6 1,0 0,1 3 d,e* e 0,3 0,3 0,8 3 d d 0,2 0,5 0,6 3 f f 0,4 0,9 0,2 4 g g 0,7 0,7 0,4 5 h h 1,1 1,1 0 *A tarefa “e” é escolhida em vez de “d” porque sua duração é mais longa. e) Calcule a utilização da solução em d: Número mínimo de estações de trabalho 4,2 Utilização = --------------------------------------------------- x 100 = ----------- x 100 = 84 % Número real de estações de trabalho 5 A B C D E F G H 26 Exercício sobre Balanceamento de Linha: O diagrama de precedência abaixo para atividades de montagem A até G é mostrado a seguir, com as durações necessárias mostradas em minutos. A linha opera por 7 horas diariamente, sendo desejada uma produção de 600 unidades por dia. Compute: a) O tempo de ciclo b) O número mínimo teórico de operários c) Agrupe as tarefas de linha de montagem num número adequado de postos de trabalho d) Calcule a eficiência do balanceamento Suponha que só se disponha de 3 Operadores e que portanto as atividades abaixo devam ser agrupadas numa linha de montagem de 3 pontos: e) Qual agrupamento de atividades resultaria na maior produção horária? f) Qual a duração do novo tempo de ciclo? g) Que produção resultará num diade 7 horas? D 0,14 Instalar Mola A 0,62 B 0,39 C 0,27 F 0,35 G 0,28 Colocar Base Instalar Serpentina Conectar Partes Elétricas Soldar Juntas Testar E 0,56 Instalar Retentor Resp.: a) 0,70min; b)3,73; c) A=>1;B+C=>2;D+E=>3;F+G=>4; d) 93%;; e)A+B=>1;C+E=>2;D+F+G=>3; f)1,01; g)416 Atribuição de Tarefas às Estações de Trabalho: (1) (2) (3) (4) (5) (6) Tarefa Atribuída Estação de Trabalho Lista de Candidatas Tarefa Duração de Tarefa Soma das Durações de Tarefa nesta Estação de Trabalho Folga nesta Estação de Trabalho =TC - (5) 27 5.2 - ARRANJANDO OS ESTÁGIOS Até aqui foi pressuposto que todos os estágios necessários ao arranjo físico serão arranjados em uma única linha sequencial. Isso não precisa ser assim. Es.: Poderíamos ter a mesma taxa de saída com: - Uma linha de 4 estágios ou, - Duas linhas de 2 estágios As vantagens do arranjo “longo-magro”: • Fluxo controlado de materiais e clientes – o qual é mais fácil de gerenciar. • Manuseio simples de materiais - especialmente se o produto manufaturado é pesado ou difícil de mover. • Requisito de capital mais moderado – Se um equipamento especial é necessário em um elemento do trabalho, apenas uma unidade do equipamento necessitaria ser comprada; em configurações curtas- gordas, cada estágio necessitaria de uma. • Operação mais eficiente - se cada estágio executa apenas uma parte pequena do trabalho total, a pessoa responsável pelas atividades desse estágio terá uma proporção maior de trabalho direto produtivo, diferentemente das partes não produtivas do trabalho, como apanhar ferramentas e materiais. Este último ponto é particularmente importante. As vantagens do arranjo “curto-gordo”: • Maior flexibilidade de mix - se o arranjo físico necessita produzir vários tipos de produtos ou serviços diferentes, cada estágio ou linha poderia especializar-se em tipos diferentes. • Maior flexibilidade de volume - À medida que os volumes variam, estágios podem simplesmente ser eliminados ou formados conforme necessário; arranjos longos-magros necessitam ser rebalanceados a cada vez que os tempos de ciclo mudam. • Maior robustez -Se um estágio quebra ou para de operar, de certa forma os estágios paralelos não são afetados; um arranjo longo-magro pararia de. operar por completo. • Trabalho menos monótono - No exemplo do empréstimo, a mão-de-obra no arranjo curto-gordo repete sua tarefa a cada hora, enquanto, no arranjo longo-magro, isso ocorre a cada 15 minutos. Este último ponto é particularmente importante. 28 Forma da linha Quando se decide adotar um arranjo que envolve fluxo seqüencial entre estágios arranjados em série, uma decisão adicional é necessária: a de que forma de linha adotar. Parcialmente inspiradas pela experiência de empresas manufatureiras japonesas, muitas operações de manufatura estão adotando a prática de encurvar arranjos de linha para a forma de U ou de "serpentina" (veja Figura acima). A forma de U é usada em geral para linhas mais curtas enquanto serpentinas são usadas para linhas mais longas. Richard Schonberger, um especialista em manufatura japonesa, vê várias vantagens nisso: • Flexibilidade e balanceamento de mão de obra. A forma de U permite que uma pessoa trabalhe em várias estações de trabalho - adjacentes ou cruzando o U - sem ter de caminhar muito. Isso abre opções para um melhor balanceamento entre pessoas: quando a demanda cresce, mais mão-de-obra pode ser acrescentada, até que uma pessoa esteja ocupando cada estação de trabalho. • Retrabalho. Quando a linha se curva sobre si própria, é mais fácil retomar trabalho defeituoso para uma estação anterior para retrabalho, sem muito estardalhaço e sem muita necessidade de caminhar. • Manuseio. Da posição central do U, o manuseio do material e de ferramentas (seja ele feito por uma pessoa ou por equipamento - robô, talha ou empilhadeira, por exemplo) pode ser feito convenientemente. • Passagem. Linhas longas e retas interferem mais no fluxo cruzado do resto da operação. É irritante quando as gôndolas dos supermercados são muito longas. As pessoas protestam quando uma auto-estrada corta uma cidade em duas. É o mesmo com linhas de produção. • Trabalhos em grupo. Um semicírculo até mesmo se parece com um time. 29 6 - Programação de Turnos de Trabalho em Operações de Serviço Um dos tópicos geralmente tratados na programação de serviços é o da elaboração de escalas de trabalho. Ocorrem com frequência em hospitais, postos de pedágios e, de modo geral, em serviços que não podem ser interrompidos. Como as restrições são as mais variadas, o problema é resolvido por meio de algoritmos especialmente desenvolvidos caso a caso, sendo que são normais soluções altamente complexas. Exercício: O Shopping Mar Azul, deseja estabelecer o número de funcionários de horário integral que deve contratar para iniciar suas atividades. Para fazê-lo, elaborou uma tabela com o mínimo de funcionários por dia da semana. Essas informações se encontram na tabela a seguir. Dia da Semana Nº mínimo de Empregados 2ª 18 3ª 12 4ª 15 5ª 19 6ª 14 Sábado 16 Domingo 11 O sindicato dos empregados mantém um acordo sindical que determina que cada empregado deve trabalhar cinco dias consecutivos e folgar em seguida dois dias, e que as franquias devem ter apenas empregados em regime de horário integral. Formule o problema de maneira a resolver o problema. N1 – nº de func. que iniciam atividades no domingo N2 – nº de func. que iniciam atividades na 2ª feira N3 – nº de func. que iniciam atividades na 3ª feira N4 – nº de func. que iniciam atividades na 4ª feira N5 – nº de func. que iniciam atividades na 5ª feira N6 – nº de func. que iniciam atividades na 6ª feira N7 – nº de func. que iniciam atividades no sábado Min N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7 ST N1+N2+N3+N4+N5>=19 => Trabalham na 5ª N2+N3+N4+N5+N6>=14 => Trabalham na 6ª N3+N4+N5+N6+N7>=16 => Trabalham na Sábado N4+N5+N6+N7+N1>=11 => Trabalham no Domingo N5+N6+N7+N1+N2>=18 => Trabalham na 2ª N6+N7+N1+N2+N3>=12 => Trabalham na 3ª N7+N1+N2+N3+N4>=15 => Trabalham na 4ª END Resp.: Como trabalhar com variáveis inteiras? Como ficaria a resposta? 30 7 - GERÊNCIA DE PROJETOS Um projeto é um empreendimento único, com início e fim definidos, que utiliza recursos limitados e é conduzido por pessoas, visando atingir metas e objetivos pré-definidos estabelecidos dentro de parâmetros de prazo, custo e qualidade. (PMI – Project Management Institute) 7.1 - Processos de Gerenciamento de Projetos O gerenciamento de projetos é realizado através de Processos ( PMI ): 31 7.2 - As áreas de conhecimento em gerenciamento de projetos - PMI 7.2.1. Gerenciamento do Escopo Esta área de conhecimento compreende os processos necessários para o gerenciamento do escopo do projeto: iniciação, planejamento do escopo, detalhamento do escopo, verificação do escopo e controle de mudanças de escopo. 7.2.2. Gerenciamento do Tempo O gerenciamento do tempo do projeto descreve os processos necessários para assegurar que o projeto termine dentro do prazo previsto. Ele é composto pelos seguintes processos: definição das atividades, sequenciamento das atividades, estimativa da duração das atividades, desenvolvimento do cronograma e controle do cronograma. 7.2.3. Gerenciamento do Custo O gerenciamento do custo do projeto descreve os processos necessários para assegurar que o projeto termine dentro do orçamento aprovado. Ele é composto pelos processos: planejamentodos recursos, estimativa dos custos, orçamento dos custos e controle dos custos. 7.2.4. Gerenciamento dos Riscos Esta área de conhecimento envolve os processos necessários para identificar, analisar, responder e controlar os riscos de um projeto. São os seguintes os seus processos: planejamento do gerenciamento de riscos, identificação dos riscos, análise qualitativa dos riscos, análise quantitativa dos riscos, planejamento das respostas aos riscos e controle e monitoramento dos riscos. 7.2.5. Gerenciamento dos Recursos Humanos O gerenciamento dos recursos humanos do projeto descreve os processos necessários para proporcionar a melhor utilização das pessoas envolvidas no projeto. Ela é composta pelos seguintes processos: planejamento organizacional, montagem da equipe e desenvolvimento da equipe. 7.2.6. Gerenciamento da Qualidade O gerenciamento da qualidade do projeto descreve os processos necessários para assegurar que as necessidades que originaram o desenvolvimento do projeto sejam satisfeitas. O gerenciamento da qualidade é composto pelos processos: planejamento da qualidade, garantia da qualidade e controle da qualidade. 7.2.7. Gerenciamento da Comunicação O gerenciamento da comunicação do projeto descreve os processos necessários para assegurar a geração, coleta, distribuição, armazenamento e pronta apresentação das informações do projeto. Este gerenciamento é composto pelos seguintes processos: planejamento das comunicações, distribuição das informações, relato de desempenho e encerramento administrativo do projeto. 7.2.8. Gerenciamento da Contratação O gerenciamento da contratação descreve os processos necessários para a aquisição de mercadorias e serviços fora da organização que desenvolve o projeto. Este gerenciamento é discutido do ponto de vista do comprador na relação comprador-fornecedor. Ele é composto pelos processos: planejamento das aquisições, preparação das aquisições, obtenção de propostas, seleção de fornecedores, administração dos contratos e encerramento do contrato. 7.2.9. Gerenciamento da Integração Tem como objetivo garantir que todos os elementos dentro do projeto estejam devidamente coordenados e integrados. Procura garantir também integração com elementos externos como integração com as operações normais da empresa e integração do escopo do produto e do projeto. São os seguintes os processos desta área: desenvolvimento do plano de projeto, execução do plano de projeto, e controle integrado das mudanças. 32 33 7.3 - PROGRAMAÇÃO DE PROJETOS MÉTODO DO CAMINHO CRÍTICO - PERT- CPM EXERCÍCIO 1: Ver livro “Administração da Produção e Operações” – Ritzman, L. e Krajewski, L. Ed. Pearson - Prentice Hall Designação das atividades do CPM e estimativas de tempo: Redes com atividades em nós (Activity on Node –AON) Representação de um nó e as regras para a construção de um diagrama de rede: Primeira Data de Início Primeira Data de Término Primeira Data de Início Primeira Data de Término Atividade: XXXX Duração: 1111 Atividade: YYYY Duração: 222 Última Data de Início Última Data de Término Última Data de Início Última Data de Término Os nós representam as atividades e os arcos representam as relações de precedência entre eles. Neste caso, as relações de precedência exigem que uma atividade não inicie até que todas as atividades precedentes tenham sido completadas. Quando existem atividades múltiplas sem precedentes, é usual indicá-las partindo de um nó comum denominado Início. Quando existem atividades múltiplas que não tenham sucessoras, é comum indicá-las ligadas a um nó comum denominado Fim. 34 Construção do diagrama de rede e determinação das datas mais cedo de início / término e as datas mais tarde de início / término: 35 Gráfico de GANTT com Caminho Crítico desenvolvido no MS Project: 36 37 38 2 - Características dos Diferentes Processos de Programação Programação de Projetos 3 – PROGRAMAÇÃO FOCADA NO PRODUTO 3.1 – Programação de Processos Contínuos 3.2 - Programação para Sistemas de Produção em Lotes (Flow Shop) 4 – PROGRAMAÇÃO FOCADA NO PROCESSO - Job-Shop 4.1 - Alocação de Carga Critérios para Avaliação de Desempenho da Programação Verificação das Datas de Entrega 5.1 - Regras Heurísticas do Balanceamento de Linha
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