o sistema opt e a teoria das restrições · tópicos em planejamento e controle da produção –...

UFJF - Especialização em Engenharia de Produção

junho 2013

Tópicos em Planejamento e Controle da Produção - Prof. Márcio de Oliveira 1

PCP DE CURTO PRAZO

O Sistema OPT e a Teoria das Restrições Optimized Production Technology – desenvolvido por

Eliyahu Goldratt na década de 1960

Conceito gerencial baseado na Teoria das Restrições –TOC – Theory Of Contraints.

Para entender a teoria, vamos partir de um exemplo...

Tópicos em Planejamento e Controle da Produção – Prof. Márcio de Oliveira 237

(CORRÊA, CORRÊA, 2009)

PCP DE CURTO PRAZO




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PCP DE CURTO PRAZO

OPT – Exemplo Os recursos de processamento A, B, C e D não são

intercambiáveis.

Tem-se disponível uma unidade de cada recursos num turno de 8 horas diárias, 5 dias por semana com disponibilidade 100% (sem quebras, manutenção corretiva, perdas...).

Os itens podem ser processados em qualquer ordem (MP1 pode ser processada A-C ou C-A).

Custo fixo de $6.000



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OPT – Exemplo: A empresa Tabajara S.A dá lucro? Vamos considerar que a empresa entrega tudo que o

mercado demanda: 100 un do produto P e 50 uni do produto Q.

Margem de contribuição de cada produto:



P = preço de venda – custo de produção = 90 – (5+20+20) = $ 45

Q = preço de venda – custo de produção = 100 – (20+20) = $ 60


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OPT – Exemplo: A empresa Tabajara S.A dá lucro? Total da margem de contribuição e lucro:



Margem = (100 un P x $ 45 + 50 un Q x $60 = $ 7.500

Lucro = Margem – custo fixo = 7.500 – 6.000 = $ 1.500

A Tabajara S.A. consegue entregar todos os produtos que o mercado dispõe-se a comprar?

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OPT – Exemplo: Verificando a capacidade Todos os recursos têm disponibilidade semanal de

2.400 minutos (8 horas x 5 dias x 60).



Recurso A = (100 un P x 15 min) + (50 un Q x 10 min) = 2.000 min

Recurso B = (100 un P x 15 min) + (50 un Q x 30 min) = 3.000 min

Recurso C = (100 un P x 15 min) + (50 un Q x 5 min) = 1.750 min

Recurso D = (100 un P x 15 min) + (50 un Q x 5 min) = 1.750 min


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OPT – Exemplo: Verificando a capacidade Vimos que não temos capacidade para produzir tudo

que o mercado demanda. Mas podemos utilizar ao menos os 2.400 minutos do recurso B. Então, o que vamos produzir? Qual produto vamos priorizar? Quanto ao preço de venda, qual produto é melhor?

Quanto ao custo unitário de materiais, qual produto é melhor?

Quanto a margem unitária, qual produto é melhor?

Quanto ao “esforço para produzir”, qual produto é melhor?



Seguindo esta lógica acima, o produto Q é “mais lucrativo” que o P. Então vamos fazer o máximo possível de Q!

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OPT – Exemplo: Verificando a capacidade Para fazermos 50 un de Q precisamos de 50 un Q x 30

min = 1.500 min do recurso B.

Assim sobram 2.400 – 1.500 = 900 min do recurso B.

Com esses minutos podemos, quantas unidades do produto P podemos fazer?

Podemos fazer (900 min : 15 min/un) = 60 un do produto P.




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OPT – Exemplo: Verificando a capacidade Vamos recalcular a margem total e o lucro



Margem = (60 un P x $ 45 + 50 un Q x $60 = $ 5.700

Lucro = Margem – custo fixo = 5.700 – 6.000 = - $ 300

Será então que é impossível fazer a Tabajara S.A. dar lucro?

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OPT – Exemplo: Verificando a capacidade Veja que o recurso escasso, limitante, é a quantidade

de minutos disponíveis no recurso B...

Então vamos tentar maximizar quanto a empresa ganha por minuto no recurso B.



P = margem / tempo recurso B = $ 45/15 min = $ 3/min

Q = margem / tempo recurso B = $ 60/30 min = $ 2/min

Qual produto é mais lucrativo no recurso B?


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PCP DE CURTO PRAZO

OPT – Exemplo: Verificando a capacidade Para fazermos 100 un de P precisamos de 100 un P x 15

min = 1.500 min do recurso B.

Assim sobram 2.400 – 1.500 = 900 min do recurso B.

Com esses minutos podemos, quantas unidades do produto Q podemos fazer?

Podemos fazer (900 min : 30 min/un) = 30 un do produto Q.



PCP DE CURTO PRAZO

OPT – Exemplo: Verificando a capacidade Vamos recalcular a margem total e o lucro



Margem = (100 un P x $ 45 + 30 un Q x $60 = $ 6.300

Lucro = Margem – custo fixo = 6.300 – 6.000 = $ 300

Com este exemplo, percebemos que devemos tratar os recursos restritivos de forma especial para não tirarmos

conclusões equivocadas!


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PCP DE CURTO PRAZO

O sistema OPT é composto por dois elementos: Conjunto de 9 princípios

Software

Princípio 1: Balanceie o fluxo e não a capacidade.

Princípio 2: A utilização de um recurso não-gargalo não é determinada por sua disponibilidade, mas por alguma outra restrição do sistema (gargalo).



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Princípio 3: Utilização e ativação de um recurso não são sinônimos.

Princípio 4: Uma hora ganha num recurso gargalo é uma hora ganha no sistema global.

Princípio 5: Uma hora ganha num recurso não-gargalo é uma miragem.




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PCP DE CURTO PRAZO



Preparação Processamento

Preparação Processamento Ociosidade

Recurso Gargalo

Recurso Não-Gargalo

100% do tempo disponível

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Princípio 6: O lote de transferência pode não ser e, frequentemente, não deveria ser igual ao lote de processamento.



Operação 1

Operação 2

Operação 3

Operação 1

Operação 2

Operação 3


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PCP DE CURTO PRAZO

Princípio 7: O lote de processamento deve ser variável e não fixo.

Princípio 8: Os gargalos não só determinam o fluxo do sistema, mas também definem seus estoques.

Princípio 9: A programação de atividades e a capacidade produtiva dever ser consideradas simultânea e não sequencialmente. Os leadtimes são um resultado da programação e não podem ser assumidos a priori.



PCP DE CURTO PRAZO

Teoria das Restrições:1. Identificar as restrições (gargalos)

2. Decidir como explorar a restrição

3. Subordinar a produção à restrição

4. Verificar se surgiram novas restrições




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PCP DE CURTO PRAZO

Estratégia Drum – Buffer – Rope: Tambor – pulmão – corda

Tambor = gargalo → dita o ritmo da produção

Pulmão = estoque de segurança antes do gargalo →garan r que não faltará material para ser processado, ou seja, a utilização do gargalo

Corda = liga o gargalo ao fornecimento de matéria-prima para puxar o material → “prende” o gargalo à operação inicial.



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Estratégia Drum – Buffer – Rope:



A RESTRIÇÃO “PUXA” O FLUXO PARA O PULMÃO E EMPURRA PARA O DEPÓSITO DE PRODUTOS ACABADOS


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PCP DE CURTO PRAZO

Software OPTAlgoritmo secreto de Goldratt

Desvantagens:alto custo

dificuldade de análise – “caixa preta”.



PCP DE CURTO PRAZO

Software OPT Funcionamento básico:

Entrada de dados (MPS, MRP)

Análise de Capacidade

Separação gargalo/não-gargalos

Programação dos gargalos – Algoritmo Goldratt

Programação dos não-gargalos - MRP




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PCP DE CURTO PRAZO

Aplicações JIT, MRP e OPT


(CORRÊA, GIANESI, 1993)

Tópicos em Planejamento e Controle da Produção

4. PLANEJAMENTO E CONTROLE DA PRODUÇÃO DE CURTÍSSIMO PRAZO, EXECUÇÃO E CONTROLE



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Planejamento EstratégicoPolíticas de estoque

Políticas de atendimento à demanda

Políticas de mão de obraPerfil de recursos críticos e política de investimentos

Planejamento Agregado

Plano de Produção Agregado

Marketing e Vendas

Previsão de demandaPrevisão de demanda

desagregadaPedidos firmes Planejamento

de Longo Prazo

Planejamento de Médio Prazo

Gestão de Estoques

Estoques de produtos acabados

Registro de estoques

Planejamento Mestre da Produção (MPS)

Plano Mestre de ProduçãoRCCP

Plano de vendas

Estoque disponível para promessa (ATP)

Estoque Projetado

Desagregação

Projeto do Produto

Desenho do produto e especificações

Lista Técnica (BOM)

Planejamento das Necessidades de Materiais (MRP)

Plano detalhado de materiais e capacidade

Planejamento de Curto PrazoCRP

Roteiros e tempos de fabricação

Listas de centros produtivos

Projeto do Processo

Parâmetros (estoques mínimos, lotes de fabricação,

lead times

Programação Detalhada da Produção

Programa Detalhado de Fabricação e Montagem

Necessidades de Produção (demandas independentes)

Necessidades de compras

Necessidades de fabricação

Planejamento de Curtíssimo prazo

Compras

Programa de Recebimento de Fornecedores

Fabricação

Controle de Chão de Fábrica (SFC)

Ordens de Compra

Ordens de Fabricação

Repr

ogra

maç

ão

Distribuição (DRP)

Programa Detalhado de Distribuição

Clientes

Necessidades de Distribuição

Produtos acabados Entrega

Execução e Controle

O contexto do PCP no âmbito dos diferentes níveis de planejamento. Fonte: Adaptado de LUSTOSA et al., 2008, p.6. PCP II – Prof. Márcio de Oliveira

RRP

PCP DE CURTÍSSIMO PRAZO, EXECUÇÃO E CONTROLE

SFC – Shop Floor Control: três atividades principais Liberação: depende das necessidades do item,

disponibilidade de capacidade, disponibilidade de matéria prima;

Programação de operações (scheduling ou operations scheduling); ocorre quando devemos alocar e sequenciar “n” tarefas em “m” recursos. No sequenciamento devemos priorizar que ordem deve ser a próxima a ser executada.




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SFC – Shop Floor Control: três atividades principaisApontamento da produção: acompanhamento

(monitoramento), cálculo de indicadores de desempenho apropriados, realimentação (feedback).


(FERNANDES, GODINHO FILHO, 2010)


Acompanhamento da produçãoVisa garantir que o programa seja cumprido,

identificar desvios.A coleta de dados envolve a localização atual da

ordem, estado de término da ordem, recursosatuais usados na operação, recursos usados naoperação precedente, paradas planejadas, etc.




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Indicadores de desempenho na manufatura: Informações retiradas do processo de produção –

acompanhar o progresso / avaliar desempenho. Influência no comportamento dos funcionários. Devem incluir comparação dos índices de operação

da planta com suas metas, usando controlar o nível de serviço ao cliente, mínimo investimento em estoque, menores custos de operação.




Indicadores de desempenho na manufatura:Dados visuais são mais fáceis de interpretar,

medidas agregadas são mais fáceis de serem obtidas´. É mais importante obter valores oportunos (momento necessário) do que exatos.




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Realimentação (feedback) – importante para a tomada de decisão. Definição de scheduling: São procedimentos para dinamicamente tomar

decisões relacionando atividades com osrecursos que os executam de modo que osobjetivos sejam atingidos – pontualidade,qualidade, volume, custos.




Scheduling: Deve satisfazer a um grande número de restrições

de tempo e de relações entre as atividades e osrecursos.

Benefícios:Mais entregas no tempo certo Lead times reduzidos Aumento da capacidade Produção mais suaveMaior tempo para o gerente de PCP cuidar de outros

problemas...




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Scheduling – exemplo num setor de fundição: 23 peças diferentes da mesma liga – cada uma

possui um roteiro de fabricação. Cumprir a data de entrega (due date = data

devida) minimizando o estoque em processo eestoque de produtos acabados.




Scheduling utilizando o software LEKIN Job = tarefa, operaçãoMáquina = recurso (pode ser uma pista de

pouso, uma via férrea, ...)Número de jobs (n) e de máquinas (m) é

considerado finito.




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Scheduling utilizando o software LEKIN Tempos associados aos jobs

Processing time (pij)

Release date (rj)

Due date (dj)

Weight (wj)


(PINEDO, CHAO, 1998)

Índice i → máquina

Índice j → job


Scheduling utilizando o software LEKINAmbientes de máquina

Single Machine

Identical machines in parallel




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Machines in parallel with different speeds

Unrelated machines in parallel


q1 q3q2




Flow shop

Flexible Flow shop




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Job shop

Flexible Job shop




Tempo de conclusão (C): tempo que o jobleva para atravessar o sistema. Makespan (Cmax): o makespan, definido

como Máximo (C1, C2, ..., Cn), é equivalenteao tempo de conclusão do último job nosistema. Um makespan mínimo geralmenteimplica numa alta utilização da máquina.




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Maximum Lateness (Lmax): o atrasomáximo, Lmax,,max (L1, L2, ..., Ln),mede a piorviolação da data devida. Total weighted completion time (∑풘풋푪풋): é

o somatório do produto dos pesos erespectivos tempos de conclusão dos jobs, oque indica o custo de inventário total nosistema devido ao sequenciamento.




Total weighted completion time (∑풘풋푪풋): é o somatório do produto dos pesos e respectivos tempos de conclusão dos jobs, o que indica o custo de inventário total no sistema devido ao sequenciamento. Weighted number of tardy jobs (∑풘풋푼풋): o

número de jobs atrasados é uma medida não apenas de interesse acadêmico, mas também é um objetivo prático pois pode ser gravada facilmente.




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O atraso (Lateness) do job j é definido como퐿푗 = 퐶푗 −푑푗, O tempo de atraso (Tardiness) do jobj é

definido como푇푗 = max C푗 −d푗, 0 = max L푗, 0 .




Regras básicas de despacho Service in random order (SIRO) rule. Regra do serviço

em ordem aleatória. Earliest release date first (ERD) rule. Regra da data de

liberação mais cedo. Esta regra é equivalente a conhecida regra first-come-first-served (ou FIFO). Visa minimizar a variação do tempo de espera dos jobsnuma máquina.




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Regras básicas de despacho Earliest due date first (EDD) rule. Regra da data devida

mais cedo (menor data de entrega). Quando uma máquina é liberada o job com a data devida mais cedo será selecionado para processamento. Esta regra tende a minimizar o atraso máximo entre os jobs que estão esperando para processamento.




Regras básicas de despacho Minimum slack first (MS) rule. Regra da mínima folga.

Esta regra é uma variação da regra EDD. Se uma máquina é liberada no tempo t, a folga remanescente de cada job no instante, definida como max(dj-pj-t,0), é computada. O job com a menor folga será o próximo do sequenciamento. Esta regra tende a minimizar a duedate. Veja que, diferentemente da regra EDD que leva em consideração apenas a data devida, a regra MS considera ainda o tempo de processamento e a data atual.




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Regras básicas de despacho Weighted shortest processing time first (WSPT) rule.

Regra do menor tempo de processamento ponderado. Quando uma máquina está liberada, o job com maior razão peso/tempo de processamento (wj/pj) é o próximo a ser sequenciado. Assim, os jobs serão ordenados em ordem decrescente de wj/pj. Esta regra tende a minimizar o somatório do produto do peso versus o tempo de conclusão (∑풘풋푪풋). Quando todos os pesos são iguais a regra WSPT é reduzida à regra do menor tempo de processamento (SPT).




Regras básicas de despacho Longest processing time first (LPT) rule. Regra do maior

tempo de processamento. Esta regra ordena os jobs em ordem decrescente de tempos de processamento. Quando se tem máquinas em paralelo esta regra tende a balancear a carga de trabalho entre as máquinas. O raciocínio é o seguinte: é vantajoso manter os jobs de tempo de processamento curtos par amais tarde pois esses serão úteis para balancear a carga de trabalho mais tarde. Após a determinação dos jobs para as máquinas, esses podem, em qualquer máquina, ser resequenciados sem afetar o balanceamento da carga de trabalho.




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Regras básicas de despacho Shortest setup time first (SST) rule.Regra do menor

tempo de setup. Quando uma máquina está liberada esta regra seleciona para processamento o job com menor tempo de setup.




Regras básicas de despacho Critical path (CP) rule. Regra do caminho crítico. A

regra CP é usada quando os jobs são sujeitos a restrições precedentes. Esta seleciona como próximo job aquele que tem a maior sequência de tempos de processamento no gráfico de restrições de precedência.




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Uso do software Lekin Definir ambiente de máquinas Entrar com dados das máquinas e jobs A janela Machine park apresenta todas as informações

referentes às estações de trabalhos e às máquinas. A janela Job pool contém os tempos iniciais, os tempos

de conclusão e mais informações referentes a cada job. A janela Sequence contém as listas dos jobs na ordem

em que eles são processados em cada máquina. A janela Gantt chart contém o convencional Gráfico de

Gantt.




Uso do software Lekin Selecionar o sequenciamento a partir da janela

Sequence ou da Ganttchart clicando em Schedule no menu superior e selecionando assim a heurística ou algoritmo.

Um usuário pode construir um sequenciamento manualmente por dois caminhos. O primeiro caminho é modificar um sequenciamento existente na janela do gráfico de Gantt (Gantt chart) clicando, arrastando e baixando operações . Uma segunda forma de criar um sequenciamento manualmente é: após clicar no menu “Schedule”, o usuário seleciona “Manual Entry”.




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Uso do software Lekin Para comparar as diferentes programações, o usuário

tem que clicar em “Schedule”, “Log book”. Os schedules arquivados no log book podem ser

comparados clicando em “Select performance measures” (na janela“Log book”). Podem ser selecionados um ou mais objetivos.

Para incorporar tempos de setup deve ser preenchida uma matriz de setup (Setup Matrix) na janela New workcenter.




Exemplo 1 Sequenciar 4 job em uma máquina. Minimizar o Tempo

Total de Fluxo (Total Flow Time). Data de liberação = 0 Data devida = 63.


Job 1 2 3 4pi 10 40 20 30



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Exemplo 2 Sequenciar 6 job com pesos diferentes em uma

máquina. Minimizar o Tempo Total de Fluxo (Total FlowTime).

Data de liberação = 0 Data devida = 28


Tarefa 1 2 3 4 5 6pj 10 6 5 4 2 8wj 5 10 5 1 3 5



Exemplo 3 Sequenciar 8 job em uma máquina. Minimizar o Total

Tardiness. Data de liberação = 0


Tarefa 1 2 3 4 5 6 7 8pj 10 6 3 1 4 8 7 6dj 35 20 11 8 6 25 28 9



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Exemplo 4 Sequenciar 5 job em duas máquinas flow shop.

Minimizar Makespan. Data de liberação = 0. Data devida = 34.


Tarefa Máquina 1 Máquina 21 p11 = 4 p12 = 32 p21 = 1 p22 = 23 p31 = 5 p32 = 44 p41 = 2 p42 = 35 p51 = 5 p52 = 6



Exemplo 5 Sequenciar 9 job em 3 máquinas paralelas idênticas.

Total Flow time. Data de liberação = 0. Data devida = 30.


Jj J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9

pj 5 2 1 5 4 3 5 3 6



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Exemplo 6 Sequenciar 5 job em 3 máquinas, padrão de fluxo job

shop. Minimizar o Makespan. Data de liberação = 0. Data devida = 13.


operação ijob j

1 2 3

1 4 (M1) 3 (M2) 2 (M3)2 1 (M2) 4 (M1) 4 (M3)3 3 (M3) 2 (M2) 3 (M1)4 3 (M2) 3 (M3) 1 (M1)


REFERÊNCIASCORRÊA, Henrique L. GIANESI, Irineu G. N. Just in time, MRP II e OPT: um enfoque estratégico. 2 ed. São Paulo: Atlas, 1993.CORRÊA, Henrique L. CORRÊA, Carlos A. Administração da produção e operações: manufatura e serviços: uma abordagem estratégica. 2 ed. 4 reimp. São Paulo: Atlas, 2009.CORRÊA, Henrique L., GIANESI, Irineu G. N., CAON, Mauro. Planejamento, programação e controle da produção: MRP II/ERP: conceitos, uso e implantação. 5 ed. São Paulo: Atlas, 2011.FERNANDES, Flávio Cesar Faria. GODINHO FILHO, Moacir. Planejamento e controle da produção: dos fundamentos ao essencial. São Paulo: Atlas, 2012.LUSTOSA, Leonardo. [et al]. Planejamento e controle da produção. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008.NAHMIAS, Steven. Production and operations analysis. 4. ed. New York: McGraw-Hill, 2001.SLACK, Nigel. Et al . Administração da produção. Trad. Nilton Bonfim Brandão, Carmem Dolores, Henrique Corrêa, Sônia Corrêa e Irineu Gianesi. São Paulo: Atlas, 1997.PINEDO, Michel L. CHAO, Xiuli. Operations scheduling with applications in manufacturing and services. New York: McGraw - Hill, 1998.SIPPER, Daniel. BULFIN, Robert L.. Production: planning, control, and integration. New York: McGraw-Hill, 1997.STEVENSON, Willian J. Administração das Operações de Produção. 6 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.TUBINO, Dalvio Ferrari. Planejamento e controle da produção: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Atlas, 2009.VOLLMANN, Thomas E. [et al]. Sistemas de planejamento e controle da produção para gerenciamento da cadeia de suprimentos. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.ZATTAR, Izabel Cristina. Sistemas de administração da produção – sistemas de apoio à decisão. Notas de aula de Planejamento e Controle da Produção, UFPR, 2010. Disponível em <https://sites.google.com/site/gsapoufpr/disciplinas/pcp-i>.


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