2000-1claudiokockvf
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PROTÓTIPO DE UM ESCALONADOR DE ORDENS DE PRODUÇÃO UTILIZANDO ALGORITMOS GENÉTICOS
ESTÁGIO SUPERVISIONADO SUBMETIDO À UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU PARA A OBTENÇÃO DOS CRÉDITOS NA DISCIPLINA COM NOME EQUIVALENTE NO CURSO DE CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO — BACHARELADO
CLÁUDIO KOCK
BLUMENAU, JULHO/2000 2000/1-10
ESTE ESTÁGIO SUPERVISIONADO, FOI JULGADO ADEQUADO PARA OBTENÇÃO DOS CRÉDITOS NA DISCIPLINA DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO OBRIGATÓRIA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE:
________________________________________________ Sr. Agnaldo Montibeler – Orientador da Empresa
Prof. Marcel Hugo — Supervisor na FURB
Prof. José Roque Voltolini da Silva — Coordenador do Estágio
Prof. Marcel Hugo
Prof. Roberto Heinzle
Prof. Nelson Hein
A meus pais, amigos e minha namorada, pelo intenso apoio que sempre me deram.
que sempre esteve do meu lado.AGRADECIMENTOS Ao meu orientador da empresa. Celso e Inês. À minha namorada. Todos. ao meu supervisor da FURB. uma ambição de conquista saudável para que um dia eu tenha com certeza uma vida mais tranqüila. Em especial à DEUS. pelas orientações. acima de tudo um amigo e colega de trabalho. colegas de trabalho e todos os que contribuíram de alguma forma para que esse sonho se tornasse realidade. que sempre me iluminou e me deu uma força de vontade fundamental para qualquer objetivo. principalmente. E acima de tudo. especiais à realização deste trabalho. aos meus pais. Agradeço. iv . mesmo durante os momentos mais difíceis. fazendo de cada obstáculo uma motivação maior e cada risco uma vitória mais desejada. conselhos e aproximação de horizontes distantes. assim como também aos meus irmãos que me ajudaram em muito durante o decorrer do curso. Professor Marcel Hugo e ao excelente Doutor e Professor Nelson Hein. Aos meus amigos.
....................................................................................................................................................................... 18 v .....................5 PRIORIDADES COMPETITIVAS ..................................... 11 2. 12 2................................................................6 SISTEMAS DE ERP .... 11 2..........................................................................8...............................7........ 15 2........................... 1 1..........................................................1 INTRODUÇÃO.................2 OBJETIVOS.........................................................Sumário Lista de Figuras .................. 13 2........................................................ix Lista de quadros......xi RESUMO .........................3 OBJETIVOS.....8 PCP ...................................................................................................................................................... 7 2......................... 16 2............................1 CONTRIBUIÇÃO ..... 3 1...................................7............................2 IMPORTÂNCIA ...................................................................... 8 2.......................................................................................................8..7...........................................1 DEFINIÇÃO DE OP .............................7.....2 ATIVIDADES ......................................................................................xii ABSTRACT ................................ 17 2.............................................................................................3 FUNÇÕES ........................................... 16 2.....................................................................................................................................................................................................3 ESTRUTURA................................8................................................................ 5 2.............................. 7 2............................................................................................ 5 2....................................................1 JUSTIFICATIVA .......................................................................................xiii 1 INTRODUÇÃO ...............................................................................................................2 CONCEITOS......................... 9 2... 5 2. 3 2 SISTEMAS DE PRODUÇÃO.........................................................................................................4 RAZÃO DA UTILIZAÇÃO DE UM SAP ................................4 FATORES CAUSADORES DE MUDANÇAS .............................................................................................7 SISTEMAS DE ADMINISTRAÇÃO DA PRODUÇÃO (SAP) ............................................................................................... 2 1......................3 OS SAP E A VELOCIDADE DE ENTREGA................................................................
..... 29 2......................................9..................4 FUNCIONAMENTO ............................................................ 29 2............... 29 2.....1 OBJETIVOS....9..............................................2.2............8.....................9.8 LIMPEZA E ARRUMAÇÃO DA FÁBRICA ..............................7 MANUTENÇÃO PRODUTIVA TOTAL ............................................................... 33 2....................................................................................8........................4 PROGRAMAÇÃO DA PRODUÇÃO ...................2.....................................2 DISPOSIÇÃO FÍSICA DAS MÁQUINAS ...................2................................................ 31 2................6 FLUXO DO PCP COM OS SETORES QUE INTERAGE .............................................2.........................1 REDUÇÃO DO TEMPO DE FABRICAÇÃO ... 22 2.. 31 2................. 26 2......................... 19 2.................................. 21 2...........................5 ATUAÇÃO................................2............................2.................................... 31 2....... 35 vi ..10..............3 LIMITAÇÕES DO JIT..................2 PRINCÍPIO BÁSICO................................................................... 26 2...........8 TÉCNICAS DE GERENCIAMENTO APLICÁVEIS AO PCP........... 34 2...................................3 NOÇÕES BÁSICAS ............................................................. 23 2..........................8......................................................................................................................................9.................................................9..2...........................7 CAPACIDADE DE PRODUÇÃO .1 OBJETIVOS....................3 POLÍTICA DE FORNECEDORES .....9..........................................................10 MRP II .. 29 2... 30 2........4 RESULTADOS ................................................................................9.............................9...........9..9 USO DE DISPOSITIVOS DE CONTROLE SENSORIAIS (SISTEMA KANBAN DE MOVIMENTAÇÃO DE ORDENS E MATERIAIS) .........................9 JUST IN TIME (JIT) ...........................................................................9.........2 CARACTERÍSTICAS................2.....5 MÃO-DE-OBRA POLIVALENTE E PRÓ-ATIVA (CÍRCULOS DE CONTROLE DE QUALIDADE) ..9.........9.. 24 2............................................ 26 2.....2......8.................2.............6 QUALIDADE ABSOLUTA ..........................................9........................... 32 2...................................10................................................................................................................ 33 2..... 23 2.... 30 2........................................9............................8..........10.................... 21 2...........10 ÊNFASE ...........................................................................................
................ 56 3 ESCALONADOR............................................2 ESCALONAMENTO DE OP ..........................5 VANTAGENS.........................................................................................11....................3............................................. 47 2.............................................11......... 45 2................................................... 61 3........................................................................................................................6 VISÃO LÓGICA DO USUÁRIO ............................................. 66 4...................................................11.................................. 56 2................................................10........................................ 55 2...3 RESULTADOS ............... 44 2...................................................................... 42 2.................................................................................................................. 62 3.....................................................................................10.............7 RESULTADOS ESPERADOS ..................................4 CONSEQÜÊNCIA ...............................................10..............................11...... 44 2..............................................................................................................3..........................................................................................................................................12 CONSIDERAÇÕES FINAIS PARA ESCOLHA E APLICABILIDADE DOS SISTEMAS DE PCP ...................................................11......... 46 2...6 LIMITAÇÕES ..............................................4 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................... 59 3..............................................1 OBJETIVOS............... 59 3.....5 VANTAGENS..11..5 OBSERVAÇÕES ..................................................11... 48 2........................................................................................... 59 3...................11.......................................................... 47 2...............6 LIMITAÇÕES .......................................1 INTRODUÇÃO.........10................ 45 2................................1 ÁREAS DO OPT.............11 OPT............................................. 46 2..........................................11....................3 ASPECTOS FILOSÓFICOS.......... 51 2....................................................................................... 54 2........................................................................................................ 69 vii .......2 PRINCÍPIO BÁSICO...................................... 63 4 ALGORITMOS GENÉTICOS ......................................................... 61 3..........................................................2 PRINCÍPIOS OPT.......................2.1 COMPOSIÇÃO DE UM AG .........7 RESULTADOS ESPERADOS .......4 FUNCIONAMENTO .......................
................................................................2 OPERADORES GENÉTICOS....................................... 92 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................1............................................3 FUNÇÃO DE FITNESS................................................................................................4 OPERADORES .........................1........................................2 FLUXOGRAMA ESTRUTURADO.............................1 DIAGRAMA DE CONTEXTO ...........................4 A POPULAÇÃO INICIAL ........3..........................................................................3.................... 91 6....................3 PARÂMETROS GENÉTICOS ... 82 5............................................................................ 85 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................ 76 5..................................................................................1 O INDIVÍDUO................................................................3 ALGORITMO DA IMPLEMENTAÇÃO......... 73 4................................................ 76 5.................1.....................2 FORMA INDEXADA E FORMA DESINDEXADA .. 76 5........................................................................................................... O CROMOSSOMO E O GENE.................3............. 83 5..... 82 5.......................................1 CONCLUSÕES .....................1..........................1 SOBRE A ESTRUTURA DE DADOS.................................. 82 5.........4.. 92 6...............................5 EVOLUÇÃO DO NÍVEL DE FITNESS .... 82 5...................................................................................................... 91 6....................3....................................................... 74 5 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO .............2 DIFICULDADES ENCONTRADAS ...............3. 104 viii ...........................3 SUGESTÕES .................................................................................... 74 4........ 71 4..........................
..................................................................................... "B"...............................................Constituição dos tempos de preparação/processamento.................................... 78 Figura 21 ................... 39 Figura 8 .....................Escalonamento da O............................................................. 54 Figura 11 .. 15 Figura 3 ........................... 37 Figura 6 ........................................Diagrama de Contexto ..............................................................................Exemplo de mutação..Estrutura de produto relação pai-filho ......................................................Fluxograma estruturado Geral .................................................Exemplo de Crossover de um ponto..LISTA DE FIGURAS Figura 1 ..Símbolos-padrão de Fluxograma ....................................................Fluxograma da Operação ......Indivíduos de uma população e a sua correspondente roleta de seleção ...................................................... "C" eficientemente............ 64 Figura 12 .. 64 Figura 13 ........... 76 Figura 19 ............. 38 Figura 7 ........Escalonamento da OP "C" .................................. 65 Figura 15 ..........Fluxograma do Roteiro .................. 81 ix .................................................................................................................. 71 Figura 16 ............................Composição do lead time........... 79 Figura 22 .........................Escalonamento da OP "B" .............................................................. 49 Figura 10 ............................Cálculo quando ordem de compra e produção liberadas .............................................................................................. 34 Figura 5 ........Lógica do drum-buffer-rope no OPT..........................P........................................... 80 Figura 23 ........................Processo produtivo do produto hipotético A ......................................Constituição dos tempos de preparação/processamento/ocioso ............ 11 Figura 2 ..............................................Escalonador dentro do universo ERP ...... 77 Figura 20 ........... 73 Figura 18 ..............Lead-time de uma estrutura de produtos ...............................................Ciclos no processo produtivo.........................................................Fluxograma do Escalonador ........................................ 48 Figura 9 ................................... 28 Figura 4 .......................... 64 Figura 14 ........... "A"..........................Escalonamento das OP "A".... 72 Figura 17 ...........................................
...Relatório de OP após escalonadas ..........................................................................................Relatório de OP antes de escalonadas...Demostração de OP escalonadas no gráfico de Gantt .........Figura 24 .. 88 Figura 25 ...................... 90 x ................................................... 89 Figura 26 ........
.Escalamento da função fitness .Implementação do operador Inversão ...........................................................Especulação sobre essas expectativas para a próxima década .... 70 Quadro 3 ..............................Exemplo de Algoritmo Genético ............. 86 Quadro 5 .................LISTA DE QUADROS Quadro 1 ................................................................ 84 Quadro 4 ....... 17 Quadro 2 ............................................................................................................ 87 xi ...............Implementação do operador mutação ........
RESUMO Este relatório apresenta um estudo sobre técnicas de produção e balanceamento da linha de produção com os recursos disponíveis. maior agilidade. realiza o escalonamento das tarefas a serem executadas em uma linha de produção. maior flexibilidade. utilizando técnicas de Inteligência Artificial. uma maior competitividade. particularmente Algoritmos Genéticos. visando com isso. acima de tudo. xii . redução de custos e. Para tanto foi desenvolvido um software que.
ABSTRACT This report shows a study about manufacturing techniques and how to balance the production line in a way of getting a better performance from the available resources. It is focused on a greater flexibility and quickness . a greater chance to stand in competition market. to schedule the tasks in a production line. in particular genetic algorithm. xiii . retrenchment of expenses and above all things. In order to this a prototype of a software was developed by using Artificial Inteligence.
Os clientes desejam variações e características especiais para seus produtos com exigência de alta qualidade e baixo custo. Segundo [RAM1998]. Com o intuito de superar estes obstáculos. de um dado tamanho. b) as empresas reconhecem que através de seus programas de produção atuais não podem sincronizar a demanda com a disponibilidade dos recursos críticos da fábrica. Isso permite conseguir uma maior flexibilidade na empresa. Alterações nos pedidos e mudanças nas condições de operação fazem desta atividade um verdadeiro quebra cabeça. que nada mais é. sempre voltada a permitir a simulação do escalonamento e alcançar sucessiva e simultaneamente os recursos produtivos de acordo com sua disponibilidade e a demanda do mercado. é necessário que haja uma base de dados já gerada. Cada recurso pode processar no máximo uma operação por vez. tais como capacidade. O problema é determinar um programa que realize todas as operações. no menor tempo possível. Um programa consiste da alocação das operações em cada recurso. as empresas estão atravessando uma série de desafios devido a crescente e rigorosa demanda dos clientes. em um dado recurso. empresas com visão de futuro buscam soluções automatizadas que lhes permitam sincronizar ou escalonar da melhor forma possível os processos produtivos. O gerenciamento da produção tem sido um grande desafio para as empresas modernas. desafios estes que comprometem os métodos tradicionais de fabricação. materiais e operários. a qual pode ser descrito da seguinte forma: são dados um conjunto de tarefas e um conjunto de recursos.1 1 INTRODUÇÃO Atualmente. Uma ferramenta de escalonamento pode trabalhar em conjunto com outros sistemas de planejamento do tipo ERP (abreviatura em inglês de Planejamento de Recursos da Empresa) e MRP II (abreviatura em inglês de Planejamento dos Recursos da Manufatura). Cada tarefa consiste de uma cadeia de operações em que cada uma das quais deve ser processada durante um período de tempo ininterrupto. além de necessitar de atenção individual. existem várias razões pelo qual surgem esses interesses: a) o mercado está hoje altamente dinâmico e imprevisível. Porém. Dentre os principais fatores que compõem o controle e o gerenciamento da produção industrial encontra-se a programação da produção. responder eficazmente às . como também separada.
talvez sem limite. Conforme [HEI1994]. Sendo assim. segundo [COR1996] proporcionou aos produtos japoneses a conquista de mercados. Pretende-se com esse estágio. será utilizado o Modelo Entidade Relacionamento (MER) para modelar a base de dados e as operações do protótipo serão mostradas através de um fluxograma. é preciso ter uma ótima performance nos processos de manufatura. resultado que se atinge com uma excelência em manufatura. por mais que essa capacidade parece ter alcançado níveis que permitem na atualidade dar resposta a praticamente qualquer problema que se coloque. No entanto. fato que. isto acontece principalmente em problemas de interesse prático. desenvolver uma ferramenta chamada escalonador. propõe-se o desenvolvimento de um sistema que escalone as ordens de produção (OP) de uma empresa em uma base de dados relacional em Oracle utilizando o ambiente de desenvolvimento Delphi juntamente com algoritmos genéticos da área de inteligência artificial e linguagem SQL (Structured Query Language – Linguagem de Consulta Estruturada) para manipulação dos dados no banco de dados. atualmente. Para especificação do protótipo. b) prioridade (grau de dificuldade do produto. onde convive-se . situação do cliente).2 mudanças não planejadas e fazer da manufatura uma arma competitiva. É necessário que se saiba que o ser humano foi criado para adquirir grandes conhecimentos. Verificando-se a atual importância na busca da excelência da manufatura. c) disponibilidade de recursos. assim como também a necessidade de integração de seus sistemas. devido a sua superior qualidade e confiabilidade. problemas de decisão que normalmente surgem na vida empresarial. onde objetiva-se a solução que otimiza algum tipo de critério.1 JUSTIFICATIVA Em geral. 1. para se manterem vivas no mercado. as empresas sabem que. assim como a sua melhor resposta às necessidades e oportunidades do mercado. levando em consideração basicamente algumas variáveis como: a) data de entrega. existe uma hora que a capacidade de processamento da humanidade pode não corresponder. obtido pela alta qualidade e baixos preços de seus produtos.
os quais geram as informações necessárias à serem consideradas pelo escalonador. Os AG são indicados para o problema da programação da produção por se tratar de um ambiente de programação que está sujeito as seguintes restrições: não é permitida preempção. 1. procurando conseguir o máximo de aproveitamento dos recursos disponíveis da empresa. apresentando a justificativa para seu desenvolvimento. Enfim. O terceiro capítulo descreve os princípios. 1. . AG é uma ferramenta que está sendo muito utilizada nas formas de otimização heurística. O quarto capítulo. O segundo capítulo apresenta uma visão geral sobre os atuais principais sistemas de produção. conceituando e citando seus principais componentes. obtendo com isso. O primeiro capítulo faz a introdução e define os objetivos do trabalho. fato que proporcionará um diferencial tecnológico para essas empresas preocupadas em gerenciamento da manufatura. a solução ótima de determinado problema com uma resolução rápida e uma resposta confiável. todas as OP (tarefas) assim como os recursos (máquinas) estão inicialmente disponíveis. assim como também inúmeras variáveis envolvidas. gerando um seqüenciamento de OP de forma aproximada da solução ótima.3 ESTRUTURA O trabalho foi dividido em 6 capítulos. definindo e caracterizando cada um deles. evitar ao máximo a inserção de tempo ocioso e. a visão lógica do usuário. descritos a seguir. é possível resolvê-los computacionalmente através da exploração de algoritmos genéticos (AG).3 diariamente com uma série de recursos escassos. a forma de manipulação dos dados fornecidos por sistemas que servem de alavanca para o escalonador.2 OBJETIVOS O objetivo principal deste trabalho é desenvolver um sistema para escalonar as OP de uma empresa. suas regras e seqüências a respeito de um escalonador. trata sobre Algoritmos Genéticos.
relacionando a função objetivo.4 O quinto capítulo demonstra a prototipação onde foi utilizado o Modelo Entidade Relacionamento e detalha o projeto lógico. O sexto capítulo completa o relatório. variáveis e restrições. através de um diagrama de contexto e um fluxograma estruturado explicando o desenvolvimento do trabalho. apresentando as conclusões e sugestões para serem implementadas no protótipo. .
2. Já os componentes envolvidos. otimizando ao máximo essa etapa a fim de maximizar os lucros da organização. como por exemplo as indústrias têxteis. A importância e a forma de como melhor fazer essa transformação. não esquecendo de que no final dessa linha deve-se situar um consumidor satisfeito. Em virtude desses fatores. Um grupo de produtos é conhecido como família. os quais possuem características semelhantes entre si. ou seja. o material e semi-acabados que são agregados ao produto durante o processo produtivo. são determinados pela lista de materiais que o produto utilizará. as empresas vêm presenciando um aumento crescente no grau de exigências do mercado consumidor e também no nível de competitividade dos mercados interno e externo. a única maneira dessas empresas sobreviverem é . como também de uma indústria de montagem. que pode ser idêntico para uma série ou um grupo de produtos. assim como também um instrumento de medição quanto ao previsto x realizado. uma OP ainda contém todos os componentes que fazem parte desse processo produtivo (se existirem). como por exemplo as empresas do ramo metal/mecânico.2 IMPORTÂNCIA Nos últimos anos. o que visa possibilitar um tempo mínimo de preparação dos equipamentos a cada momento em que se passa da produção de um produto para outro.5 2 SISTEMAS DE PRODUÇÃO Um sistema de produção pode ser definido como um processo organizado. 2. Esses bens ou serviços devem se apresentar dentro dos padrões de qualidade e preço e ter procura efetiva. será apresentada a seguir. Esse produto pode ser proveniente de uma indústria de transformação.1 DEFINIÇÃO DE OP Uma ordem de produção (OP) é uma espécie de documento que delimitará os caminhos que passam o produto. que utiliza insumos e os transforma em bens ou executa serviços. Além disso. Esse caminho por onde passa o produto é determinado pelo roteiro de fabricação préestabelecido a que esse produto pertence. dimensões e formas similares. A OP pode servir como um instrumento de acompanhamento e controle (rastreamento).
a organização. ocorre atualmente um processo de redescoberta da manufatura. largamente influenciados pela função de manufatura. A concorrência pelos mercados se dá. fato que vem gerando debates a respeito de novas formas de se gerenciar a manufatura e de que maneira ela pode contribuir para o sucesso da organização ([RAM1998]). custo e flexibilidade. que seria uma ferramenta cujo objetivo principal é o aumento da competitividade da organização e. atinja um 'mix' desejado de desempenho nos vários critérios competitivos. mas como um setor que tem.6 buscar constantemente um melhor desempenho global. hoje. como. por conseguinte. de modo a permitir que o sistema produtivo e. para que eles possam prover um composto adequado de características de desempenho que possibilite à organização competir eficazmente no mercado. contemplando curto. A manufatura já não pode ser encarada como um "mal necessário" (aquele setor que deveria ser administrado visando minimizar os potenciais prejuízos que ele pudesse vir a causar). Para [SKI1969]. Em busca desse objetivo. através da organização dos recursos de produção e da construção de um padrão de decisões coerente. considerando a produção de forma compatível com sua importância. isto é. produtos livres de defeitos. a fim de conseguir uma vantagem competitiva em relação aos concorrentes e consequentemente tornarem-se atraentes para os consumidores ([RAM1998]). É necessário que a organização explore a chamada estratégia da manufatura. [COR1996] definem estratégia da manufatura como um quadro de referência com o objetivo central de aumentar a competitividade da organização. para tal. como um dos meios de se obter a vantagem competitiva pretendida em relação aos concorrentes. busca conformar um padrão coerente de decisões e organizar os recursos da manufatura. médio e longo prazo. A manufatura deve ser focalizada: excelência no que o mercado valoriza. uma estratégia de manufatura é um conjunto de planos e políticas através dos quais a companhia objetiva obter vantagens sobre seus competidores e inclui planos para a produção e venda de produtos para um . por exemplo. principalmente nos itens como qualidade. a manufatura pode ser uma importantíssima arma competitiva desde que bem equipada e administrada. de forma sustentada. o potencial de criar vantagem competitiva sustentada através do atingimento de excelência em suas práticas. como nenhum outro. Segundo [COR1996]. com base em critérios. produtos confiáveis e entregas rápidas.
entre outros. renovados rapidamente. não se tornarão competitivas e terão sua própria sobrevivência ameaçada. Já [WHE1984] diz que uma estratégia de manufatura consiste num padrão de decisão nas principais áreas de operações de manufatura. perderão mercado. com alta qualidade e a baixo custo. Com isso. d) aumentar as operações faturáveis. a perda de competitividade das empresas fez surgir a necessidade de mudanças.7 particular conjunto de consumidores. e que estratégia deve ser tomada para se adaptar a esta nova realidade competitiva. Isto devido ao fato de que as modernas empresas industriais estão enfrentando. f) melhorar o tempo de resposta aos clientes. procurou-se analisar quais são os fatores que provocaram estas mudanças. b) reduzir os estoques em processo. fazendo com que as empresas que não se adaptarem às novas premissas. nos últimos anos. b) concorrência: com a globalização da economia. uma série de desafios impostos pelo mercado.3 OBJETIVOS A idéia da constante busca da excelência da manufatura significa alcançar objetivos tais como: a) reduzir o ciclo de fabricação de qualquer produto ou serviço que a empresa venha a produzir. as empresas enfrentam um número maior de concorrentes. 2. Eles exigem produtos e serviços adaptados às suas necessidades específicas e peculiares. g) ter maior coordenação com a demanda. c) reduzir os estoques de produtos acabados e semi-acabados.4 FATORES CAUSADORES DE MUDANÇAS Conforme [RAM1998]. cada um deles capaz de introduzir novos produtos ou serviços no mercado. A grande concorrência entre as empresas modificou o mercado de regido pela . 2. Onde a competição torna-se cada vez mais acirrada. e) maximizar o fluxo de produção. h) ter base para uma compra ótima de matéria-prima. Os principais fatores são: a) consumidores: eles passaram a exigir produtos com alta qualidade e a preços baixos.
provocando um aumento nas possibilidades de desenvolvimento de novos produtos. baixos prazos de entrega e rápida introdução de novos produtos. o setor de manufatura da organização se tornará proativo. Outro desenvolvimento tecnológico de grandes dimensões é o desenvolvimento da tecnologia da informação e comunicação.5 PRIORIDADES COMPETITIVAS Uma boa fábrica não pode.8 demanda para regido pela oferta. de modo a identificar e priorizar aqueles que representem as reais necessidades ou desejos dos clientes. simultaneamente. O desenvolvimento de novas tecnologias de processo possibilita a redução dos tempos de projeto-a-produção. Estas condições. passam a ser chamadas de prioridades competitivas. para que as mesmas possam continuar competindo no mercado. armazenamento. impostas aos sistemas de manufatura. alta qualidade. Segundo [COR1996]. Esta é a idéia que deve ser inserida dentro de um escalonador. Todos esses fatores impõe às organizações novas condições de operação aos sistemas de manufatura. c) desenvolvimento tecnológico: o desenvolvimento tecnológico fez com que surgisse novos equipamentos. Com isso. a manufatura deve oferecer cenários futuros possíveis que envolvam novas tecnologias de processo. 2. para que desta forma. como baixo custo. redução dos tempos de pedido-a-entrega. novos materiais e processos produtivos. participando da elaboração (no sentido de avaliar a viabilidade operacional) dos planos estratégicos de . modificando a forma como as organizações competem no mercado. Estas tecnologias provocaram um grande impacto no processo. em que função de manufatura contribua ativamente para o atingimento de uma situação de vantagem competitiva. transmissão de informações. investimento mínimo. Compromissos existem e prioridades devem ser estabelecidas entre vários critérios de desempenho possíveis. tornar-se excelente em todos os critérios de desempenho. A moderna manufatura tem de ter suas unidades produtivas focalizadas no atingimento de excelência no desempenho daqueles critérios prioritários ([COR1996]). consiga-se chegar ao ponto de saber claramente se a empresa tem condições por exemplo de atender a uma solicitação de um cliente em uma situação inesperada. melhoria da qualidade dos produtos.
b) Fazer produtos melhores que os concorrentes. a manufatura passa a ser considerada como um setor que. fala-se muito no setor de informática em Sistemas de Gestão Empresarial. conhecidos por ERP (Enterprise Resourse Planning . Conforme [COR1996]. c) Fazer os produtos mais rápido que os concorrentes. desde o chão-defábrica à alta direção. oferecimento de uma variedade de produtos para satisfazer a exigências dos consumidores. Por isso. obtendo vantagem em qualidade. obtendo vantagem em custos. permitindo um maior controle de todo o processo produtivo e disponibilizando elementos que podem facilitar a tomada de decisão pelos dirigentes da . pois só a manufatura pode avaliar novos desenvolvimentos em sua área de atividade para futura utilização. Para que consiga cumprir este novo papel mais proativo. Isto porque eles contemplam todas as áreas de uma empresa. entregas confiáveis e rápidas ao consumidor. obtendo vantagem em flexibilidade.Planejamento de todos os Recursos da Empresa). como confecção de produtos sem erros. é necessário que a manufatura se abra. baseadas nas quais a manufatura pode contribuir para a competitividade da organização. que monitore o ambiente externo à organização nos aspectos que digam respeito a suas tecnologias e metodologias.9 marketing e. necessárias a atender às solicitações de outros setores. d) Entregar os produtos no prazo prometido. obtendo vantagem em velocidade de entrega. há cinco prioridades competitivas principais. habilidade de introduzir novos produtos em prazos adequados.6 SISTEMAS DE ERP Atualmente. para a produção: a) Fazer os produtos gastando menos que os concorrentes. 2. Contribuir para a competitividade da organização significa. e) Ser capaz de mudar muito e rápido o que se está fazendo. A manufatura tem influência direta sobre os aspectos do desempenho competitivo. obtendo vantagem em confiabilidade de entrega. como nenhum outro. sugerindo alternativas ou garantindo que terá tempo hábil para providenciar eventuais capacitações técnicas e operacionais extras. tem o potencial de criar vantagem competitiva sustentada através da excelência em suas práticas ([RAM1998]). se necessário.
Na essência. para que dessa forma ela consiga chegar ao sincronismo entre esses setores. O sistema de ERP fará a integralização de todas as áreas ou setores da empresa. Por outro lado. ou seja. Pois daí que tudo isso realmente fará sentido. a empresa realmente conseguirá vantagem perante seus competidores.10 corporação. Os sistemas do tipo ERP são considerados a espinha dorsal do processamento transacional de dados. os ERP facilitam o manejo de dados em um universo transacional. O ideal é que uma empresa tenha seu Sistema de Administração da Produção (SAP) e seu escalonador dentro de um sistema de ERP adequado. os ERP vêm sendo usados desde os anos 70 nas grandes empresas. entretanto os sistemas de sincronização são o complemento que viabiliza a otimização dos recursos produtivos. são versões avançadas dos famosos MRP (Material Requirements Planning – cálculo das necessidades de materiais) e MRP II (Manufacturing Resources Planning – planejamento dos recursos de manufatura). Conforme [RAM1998]. Sua função é aplicável em áreas críticas de administração e planejamento. a manufatura sincronizada é a coluna vertebral da otimização. usados no planejamento da produçao e controle de materiais. Na verdade. A figura 1 mostra a localização de um escalonador dentro do universo de um ERP: .
Eles têm o objetivo básico de planejar e controlar o processo de manufatura em todos seus níveis. pessoas fornecedores e distribuidores. incluindo materiais.Escalonador dentro do universo ERP 2. quanto e com o que produzir e comprar sejam adequadas a suas necessidades estratégicas. que por sua vez . equipamentos. 2. é importante verificar as informações a respeito dos sistemas de produção mais utilizados. É através dos SAP que a organização garante que suas decisões operacionais sobre o que. quando.11 Figura 1 .7. assim como também suas funções estratégicas dentro desses aspectos. os SAP são o coração dos processos produtivos.7 SISTEMAS DE ADMINISTRAÇÃO DA PRODUÇÃO (SAP) Conforme [RAM1998]. o nível de integração da produção e o grau de informatização do mesmo. Este capítulo tratará de como os SAP geram dados que são elementos chave para um escalonador. como forma de se averiguar de que maneira as empresas vem adequando-se as novas realidades competitivas.1 INTRODUÇÃO De acordo com [COR1996].
contribuindo .7. g) prover informações a outras funções a respeito das implicações físicas e financeiras das atividades. Destaca-se aqui a necessidade gerencial de usar as informações para tomar decisões inteligentes. de forma que as pessoas e os equipamentos envolvidos no processo estejam. da manufatura. de modo geral. de modo que eles cheguem no momento e nas quantidades certas. Portanto. de modo a poder informar e. trabalhando nas coisas certas e prioritárias. presentes e prospectivas. de forma que haja disponibilidade para atender ao mercado com os níveis de serviço compatíveis com as necessidades competitivas da organização. Os SAP não tomam decisões ou gerenciam sistemas – os administradores é que executam estas atividades. necessárias a manter o processo produtivo funcionando sem rupturas prejudiciais aos níveis pretendidos de utilização de seus recursos. dos materiais. f) ser capaz de reagir eficazmente. das ordens e de outros recursos produtivos da fábrica.2 ATIVIDADES De acordo com [COR1996] destacam algumas atividades típicas que devem ser suportadas pelos SAP: a) planejar as necessidades futuras de capacidade (qualitativa e quantitativamente) do processo produtivo. comunicar-se de forma adequada com clientes e fornecedores. reprogramando atividades bem e rápido. semi-acabados e produtos finais nos pontos corretos. dos equipamentos. b) planejar os materiais comprados. c) planejar níveis apropriados de estoques de matéria-primas. quando algo correr mal no processo ou quando situações ambientais inesperadas ocorrerem. dispersão desnecessária de esforços. os SAP têm a função de suportar estes administradores para que possam executar sua função de forma adequada. de forma a garantir que as incertezas do processo afetem o menos possível o nível de serviços aos clientes e o funcionamento suave da fábrica. assim. d) programar atividades de produção. evitando . 2. em cada momento.12 são ditadas por seus objetivos e seu mercado. e) ser capaz de saber da situação corrente das pessoas.
estratificação de mercados e compressão dos ciclos de vida de produtos (causada pelo necessidade mercadológica de se introduzirem novos produtos a intervalos menores). a rápida resposta às necessidades dos clientes ganha importância inusitada. assegurar a lealdade dos melhores e mais cobiçados clientes do mercado. beneficiam o cliente. difíceis de prever. mais precisas. Para os sistemas de manufatura que pretendem ganhar competitividade hoje e no futuro. Isto significa que as empresas que conseguirem reduzir seus tempos de entrega poderão comandar preços mais altos e. já que tempos curtos economizam custos relevantes para o sistema produtivo e. Dois sistemas podem obter. já que as previsões. os mesmos níveis de desempenho. em termos do tempo de entrega percebido pelo cliente. ao mesmo tempo. por exemplo. Embora não faça diferença para o cliente se ele for atendido a partir de um grande estoque de produtos acabados ou não. Pois com isso.13 para que os esforços de todas as funções possam ser integrados e coerentes. Um deles. servindo-o bem num critério que o mercado tem valorizado mais a cada dia: a rapidez de entrega. estes clientes passam a necessitar planejar suas compras com antecedência menor e. A competitividade com base nos tempos chega ao ponto que a maioria dos melhores clientes do mercado mundial estaria disposta a pagar um prêmio para serem servidos rapidamente. nas quais a decisão de comprar se baseiam. ao mesmo tempo.3 OS SAP E A VELOCIDADE DE ENTREGA Diz o ditado: tempo é dinheiro. cumpri-los. h) ser capaz de prometer prazos com precisão aos clientes e. depois. Mover informações e materiais de forma ágil está no coração de um sistema de manufatura enxuto e os prazos curtos de atendimento a clientes mostram-se como um dos principais e mais importantes critérios competitivos dos mercados de hoje e do futuro. gerando com isso para os clientes um poder de decisão com maior grau de certeza. portanto podem postergar suas decisões até uma data mais próxima da data na qual eles necessitam receber os bens adquiridos. [COR1996] ainda destaca as principais vantagens de se ter ciclos de produção curtos: a) vantagens externas da redução dos tempos de entrega: em tempos de mudanças freqüentes nos hábitos de consumo. mesmo em situações ambientais dinâmicas e. . tempo é mais do que dinheiro: tempo é valor. passam a ser de prazo mais curto e portanto. de formas diversas. para o sistema de manufatura esta diferença é crucial. 2. muitas vezes.7.
reduzir o volume de atividades especulativas dentro da organização. por outro lado. é capaz de capitalizar as vantagens internas da redução dos tempos de ciclo. matérias primas e a produção de alguns semiacabados) e estoca os produtos destas atividades antes mesmo de ter um pedido de compra firme colocado. Em geral. portanto. pois são baseadas em previsões. porque o fornecedor só terá certeza da utilidade real de suas ações especulativas quando recebe um pedido firme do cliente. seja P a duração total do seu ciclo de produção. o fornecedor inicia algumas de suas atividades (como compra de alguns componentes. ou. Estas atividades são denominadas de especulativas. b) vantagens internas da redução dos tempos: . . desde a colocação de seu pedido até o recebimento do produto. portanto. chega-se a conclusão de que. Quanto maior o período de tempo entre o início das atividades especulativas e a colocação do pedido firme do cliente. tempos de fabricação. o aumento da velocidade do processo é uma das formas mais evidentes de se reduzir a diferença entre P e D e. Por isso. além das vantagens externas. sem desperdícios e estoques excessivos. o cliente não está disposto a esperar o tempo total do ciclo P do fornecedor para receber seu produto.14 pode fazê-lo às custas de altos níveis de estoques de produtos finais ou de produtos semi-acabados. A diferença entre os dois é que o sistema veloz. pode obter os mesmos níveis de tempos de entrega percebidos pelo cliente. maior o volume de atividades especulativas e. O outro. numa escala de tempos. mesmo tendo um sistema de produção pouco ágil (sem velocidade). montagem. quando se produz para estoque e se monta contra pedido. A redução do ciclo P. mas através da velocidade de fluxos. incluindo os tempos de obtenção de todos os insumos. enquanto o sistema com altos estoques será apenas capaz de capitalizar as vantagens externas. a partir de um sistema ágil e enxuto. em outras palavras. sem a necessidade de utilizar altos níveis de estoques. embalagem e distribuição e seja D o tempo de ciclo percebido pelo cliente. numa maioria de casos. maior o risco envolvido de estas atividades se mostrarem inúteis ou desperdiçadas (caso o pedido nunca venha).velocidade reduz a quantidade de atividades especulativas: como exemplo. a relação entre P e D. como é mostrado na figura 2.
entre outros.velocidade permite melhores previsões: eventos distantes no futuro são mais difíceis de prever e. consome menos recursos da organização. 2. com armazenagem. Os SAP também têm um papel importante em dois aspectos fundamentais para as empresas que pretendem preparar-se para a nova realidade competitiva: a quebra das barreiras .15 Figura 2 . decisões que afetam o desempenho do sistema de produção.velocidade reduz custos administrativos: quanto mais tempo determinada OP gasta dentro do sistema produtivo. hoje. movimentação. portanto. qualidade. . Os SAP envolvem. Se o ciclo de produção P é mais curto. ser direcionados para o planejamento e as melhorias do processo. se economizados no controle de estoques improdutivos.7. velocidade de entregas. confiabilidade de entregas e flexibilidade ([COR1996]). Estes recursos podem. em termos dos principais critérios competitivos da manufatura: custos. é provável que tenham melhor qualidade.4 RAZÃO DA UTILIZAÇÃO DE UM SAP Os SAP têm um papel estratégico na nova realidade competitiva. portanto. geralmente. portanto. menor necessidade de ações corretivas posteriores.Ciclos no processo produtivo Ciclo Total P Ciclo D Atividades especulativas Fonte: ([COR1996]) . Isto gera decisões melhores e. as previsões que têm de ser feitas são a respeito de um futuro mais próximo e. mais custos ela consome: custos com controle do material. as previsões resultam piores quanto mais distante o futuro previsto. Uma OP que passa rápido pelos processos necessita muito menos atenção gerencial e.
O aspecto integrativo dos SAP faz deles. nem funcionam improvisadamente. este processo é realizado pela função de PCP. . sem dispersão de esforços ([COR1996]). Para isto existe o PCP. Melhor qualidade. conforme será exposto a seguir.8.1 CONTRIBUIÇÃO [RUS1995] afirma que a crescente oferta de materiais e produtos de todas as partes do mundo é um fato incontestável. que consiga excelência nos critérios que o cliente final valoriza. entregas mais confiáveis e menores custos tornam-se parte das expectativas dos consumidores. apresenta-se uma especulação sobre essas expectativas para a próxima década. se bem gerenciados. as empresas não produzem ao acaso. 2. Isso tem jogado as empresas numa competição de âmbito mundial com desafios decisivos. Os SAP suportam as atividades ou tarefas destinadas à área de Planejamento e Controle da Produção (PCP). maior variação de modelos. 2. Para atingir seus objetivos e aplicar adequadamente seus recursos. dirigir a ação dos recursos humanos sobre os recursos físicos e controlar esta ação para a correção de eventuais desvios. organizar recursos humanos e físicos necessários para a ação. No âmbito da administração da produção.8 PCP Em um sistema de manufatura. A competição mundial traz consigo crescentes exigências por parte dos consumidores. toda vez que são formulados objetivos. mecanismos importantes para se obter uma rede de suprimentos global coordenada e sem barreiras intersetoriais.16 organizacionais e a gestão da rede de suprimentos. No quadro 1. é necessário formular planos de como atingi-los. Elas precisam planejar antecipadamente e precisam controlar adequadamente sua produção.
especializado.8. Portanto sua atividade não é uma atividade-fim e sim uma atividade-meio. É um meio. 2.Especulação sobre essas expectativas para a próxima década Fonte: ([RUS1995]) Conforme [RUS1995]. um apoio para produção e compras cumprirem suas finalidades de acordo com vendas.17 Quadro 1 .2 CONCEITOS Na visão de [RUS1995]. os PCP representam um papel decisivo entre as ações que vêm sendo tomadas para enfrentar esses desafios. passando a ser um elemento decisivo à integração da manufatura. Seu enfoque é global e não particular. Já [REZ1992] define PCP como uma função administrativa que consiste basicamente num conjunto de funções interligadas. [RAM1998] considera o PCP como um elemento central na estrutura administrativa de um sistema de manufatura. no qual. embora sejam dados que possam parecer estranhos a primeira vista pelas mudanças drásticas para cada uma dessas variáveis. o PCP precisa entender um pouco de tudo e se envolver em quase todos os problemas da indústria. . Em seguida. PCP é uma função de apoio de coordenação das várias atividades de acordo com os planos de produção. Também como uma função de apoio de coordenação. eles servem para assinalar a direção das exigências da demanda que as empresas que pretendem se manter no mercado devem considerar. que objetivam orientar todo o processo produtivo e coordená-lo com os setores administrativos da empresa. É um apoio de coordenação e não um apoio especializado. de modo que os programas preestabelecidos possam ser atendidos com economia e eficiência.
da programação da movimentação e da coordenação da inspeção. em termos de quantidade. bem como de estoques de produtos acabados para suprir as vendas. métodos. ferramental e tempos operacionais. prazo e lugar ([RUS1995]). pessoas e estoques. máquinas. se constitui no planejamento do seqüenciamento de operações. b) controle da produção – o PCP monitora e controla o desempenho da produção em relação ao que foi planejado. essas atividades são desempenhadas de tal maneira que recursos humanos. Durante e depois. programando materiais. controlando o funcionamento do processo produtivo para mantê-lo de acordo com o que foi planejado.8. dirige e controla o suprimento de material e as atividades de processamento de uma indústria. Antes. O PCP atua antes. utilização de máquinas e atividades relacionadas. planejando o processo produtivo. facilidades e capital disponíveis são usados com a máxima vantagem. As principais finalidades do PCP são: a) atender o prazo de entrega. de máquinas e equipamentos. de modo que os produtos especificados sejam produzidos por métodos preestabelecidos para conseguir um programa de vendas aprovado. e no controle de materiais. 2. b) aumentar a eficiência. durante e depois do processo produtivo. qualidade. Ele envolve geralmente a organização e o planejamento dos processos de fabricação. as funções básicas do PCP são duas: a) planejar a produção – o PCP estabelece antecipadamente o que a empresa deverá produzir.18 Controle da produção é a função da administração que planeja. . c) aumentar a eficácia.3 FUNÇÕES Conforme [VOL1998]. de pessoas. de modo a atingir os resultados de produção desejados. Especificamente. corrigindo eventuais desvios ou erros que possam surgir. O objetivo final é a organização do suprimento e movimentação dos recursos humanos. e consequentemente o que deverá dispor de matérias-primas e materiais.
a movimentação das matériasprimas ao longo do processo produtivo e seus gargalos ou demora. . bem como procedimentos de requisição de materiais ao almoxarifado. Na realidade. A coleta de informações tem por finalidade dar subsídios para a formulação do plano de produção e engloba os seguintes fatores: . Esta . o PCP recolhe dados e produz informações incessantemente. e fatores de eficiência e de demora para cada máquina. que são as seguintes: a) Projeto de Produção: Nesta fase.4 FUNCIONAMENTO Para poder funcionar satisfatoriamente. sendo um centro de informações para a produção. o efetivo de empregados e cargos ocupados em cada setor. ou seja. o PCP precisa de muitas informações.8. O PCP apresenta quatro fases principais. para se conhecer como o trabalho deve ser realizado e qual a sua duração.volume de estoques e tipos de matérias-primas. . procura-se definir como o sistema de produção funciona e quais as dimensões para se estabelecer os parâmetros do PCP. .métodos e procedimentos de trabalho. b) Coleta de Informações: Esta fase resume-se na coleta de informações para que o esquema do projeto de produção possa ser devidamente montado.capacidade de cada máquina. ou seja. mais pessoal. de cada grupo de máquinas. O projeto de produção é relativamente permanente e sofre poucas mudanças com o tempo.seqüência do processo de produção.quantidade de pessoal disponível.19 2. para se conhecer a capacidade de produção das máquinas de cada setor da empresa. bem como cálculos dos tempos de execução das tarefas dos boletins de operação. novas tecnologias. Esta informação proporciona a capacidade de produção de cada máquina e de cada setor produtivo da empresa. entre outras. . quantificado e dinamizado. O projeto de produção constitui um esquema básico que se fundamenta nos seguintes aspectos do sistema de produção da empresa: . para se conhecer a capacidade de trabalho de cada setor. para se conhecer a disponibilidade de insumos de produção. a não ser que o sistema de produção passe por alterações como a aquisição de novas máquinas.quantidade e características das máquinas e equipamentos em cada setor.
Programar produção é determinar quando deverão ser realizadas as tarefas e operações de produção e quanto deverá ser feito.volume de estoque para cada item de matéria-prima e controles de estoque.horário de trabalho e esquema de incentivos de produção. o PCP passa a cuidar da programação da produção. O PP é realizado em três etapas: .elaboração do plano de produção ou plano-mestre. de um lado a sua capacidade de produção e.métodos de trabalhos de cada operário e tempo-padrão para cada tarefa executada. materiais em vias e processos produtivos. Esta informação permite conhecer qual a carga normal de trabalho a ser atribuída a cada setor produtivo da empresa e qual a carga adicional que se poderia obter com a adoção de incentivos de produção (prêmios de produção). . A programação da produção detalha e fragmenta o plano de produção para que possa ser executado no dia-a-dia da empresa. ou seja. O PP visa compatibilizar a eficácia (alcance dos objetivos de vendas) e a eficiência (utilização rentável dos recursos disponíveis). a programação da produção faz o roteiro (seqüência do processo produtivo) e o estabelecimento de datas de início e fim de cada atividade. Esta informação permite saber qual o volume de estoque de matéria-prima necessário para abastecer o processo produtivo durante determinado período de tempo. matérias-primas. O PP procura coordenar e integrar máquinas.20 informação permite uma visão de todo o fluxo de produção. que é o detalhamento do plano de produção para que ele possa ser executado de maneira integrada e coordenada pelos diversos setores produtivos e assessoria. A partir da elaboração do plano de produção. e em cada setor produtivo da empresa. de toda a cadência e seqüência do processo produtivo da empresa. Esta informação permite saber quantos operários são necessários em cada máquina. de outro. representa aquilo que a empresa pretende produzir dentro de um determinado exercício ou período de tempo. pessoas. tendo em vista. . . .implementação do plano de produção através da programação da produção. . para tanto. c) planejamento da produção: O planejamento da produção (PP) visa estabelecer a prioridade do que a empresa deverá produzir em um determinado período de tempo. a previsão de vendas que deve ser atendida.
linha de produtos e máquinas. avaliar e regular as atividades produtivas.8. . seja no planejamento ou na execução para apontar as medidas corretivas para saná-las. etc. humanos.21 .correção de falhas ou erros existentes. Recebidas informações sobre vendas. almoxarifado.prevenção de novas falhas ou erros. financeiros. As interrelações entre o PCP e as demais áreas da empresa se devem ao fato de que o PCP procura utilizar racionalmente os recursos empresariais. estoques. o CP serve para detectar falhas ou erros. para mantê-las dentro do que foi planejado e assegurar que atinjam os objetivos pretendidos. cabe ao PCP transformar essas informações de uma tal maneira que cada item se torne o menos oneroso possível para a empresa ([VOL1998]). sejam eles materiais.8. b) produção – o PCP planeja e controla a atividade da área de produção. c) suprimentos e compras – o PCP programa materiais e matérias-primas que devem ser obtidos no mercado fornecedor através do setor de Compras e estocados pelo . d) Controle da produção: a finalidade do controle da produção (CP) é acompanhar. 2. etc) que representam as decisões que cada setor deverá executar para que todo o processo produtivo se desenvolva da melhor maneira possível. as principais inter-relações do PCP com as demais áreas da empresa são as seguintes: a) engenharia de produto – o PCP programa o funcionamento de máquinas e equipamentos e se baseia em boletins de operações fornecidos pela Engenharia.execução do plano de produção é feita através das ordens (produção. Assim. O CP visa duas finalidades principais: .5 ATUAÇÃO O PCP atua dentro da empresa como um sincronizador do sistema de produção. compra. Além disso verifica se as coisas foram executadas de acordo com os planos. CP aponta os meios para evitá-los no futuro. com os esquemas e com as OP transmitidas. fazendo com que o planejamento. ao corrigir as falhas ou erros existentes. 2. a direção e o controle persigam os mesmos resultados.6 FLUXO DO PCP COM OS SETORES QUE INTERAGE O PCP mantém uma rede de relações com as demais áreas da empresa.
carga horária máquina.8. estabelecendo a quantidade de pessoas que devem trabalhar no processo de produção. e) financeira – o PCP se baseia nos cálculos financeiros fornecidos pela área financeira para estabelecer os níveis ótimos de estoques de matérias-primas e produtos acabados. Existem dois tipos de capacidade de produção: a) capacidade instalada: é a capacidade máxima de produção que a empresa pode atingir com a plena utilização de suas instalações e equipamentos (recursos disponíveis 24 horas por dia). como ainda pelo faturamento que pode garantir por . É o caso da produção por hora.22 setor de Suprimentos. Para avaliar existem três unidades de medida de capacidade de produção: a) medida de tempo: a capacidade de produção é avaliada em função do tempo. etc. por dia.7 CAPACIDADE DE PRODUÇÃO A capacidade de produção é geralmente uma grandeza numérica através da qual se pode medir a quantidade de vezes que se poderá produzir um produto em um determinado período de tempo. Assim a capacidade de produção pode ser medida tanto em número de homens-horas de trabalho disponíveis para uma certa atividade. As unidades de produção produzidas são multiplicadas pelos preços cobrados proporcionando o resultado financeiro da produção realizada. além dos lotes econômicos de produção. b) quantidade de produtos: a capacidade de produção é medida em volumes unitários de produtos que a empresa pode produzir em um dado período. c) unidades monetárias: a capacidade de produção é medida em valores financeiros ou monetários. recursos humanos e financeiros disponíveis em um determinado período. como pela quantidade de produtos que é capaz de produzir por hora ou por dia. 2. por semana. É o caso de homens/horas de trabalho. etc. d) recursos humanos – o PCP programa a atividade da mão-de-obra. b) capacidade utilizada: é a capacidade real que a empresa utiliza em termos de equipamentos.
sistemas de informações e dados. bem como. nos meados da década de 70. estratégias. A terceira razão está relacionada ao recente desenvolvimento de um melhor entendimento de papel estratégico que a produção pode e deve ter no atingimento dos objetivos globais da organização ([COR1996]). A segunda razão é o potencial competitivo que representa o recente desenvolvimento de novas tecnologias de processo e de gestão de manufatura. poucas áreas da Administração de Empresas mudaram tanto como a Administração da Produção ([COR1996]). A primeira é a crescente pressão por competitividade que o mercado mundial tem exigido das empresas.9 JUST IN TIME (JIT) O Just In Time (JIT) surgiu no Japão. pessoas. fluxo integrado do processo industrial. 2. sendo considerado como uma completa "filosofia".8 TÉCNICAS DE GERENCIAMENTO APLICÁVEIS AO PCP Nos últimos anos. produtividade. lucratividade. sendo sua idéia básica e seu desenvolvimento creditados à Toyota Motor Company. 2. sistemas logísticos.. com a queda de importantes barreiras alfandegárias protecionistas e o surgimento de novos concorrentes bastante capacitados.8. Conforme [COR1996]. a qual buscava um sistema de administração que pudesse coordenar a produção com a demanda específica de diferentes modelos e cores de veículos com o mínimo atraso ([COR1996]). etc. qualidade. Cada empresa escolhe a unidade de medida mais adequada às suas características. a empresa busca unificar sob uma mesma orientação. o JIT é muito mais do que uma técnica ou um conjunto de técnicas de administração da produção. As razões por trás deste renovado interesse podem ser classificadas em três categorias principais. Desta forma. Estas técnicas orientam e apóiam a organização industrial em seu gerenciamento global na execução e solução de problemas de planejamentos. projetos de produtos. a sustentação necessária ao gerenciamento global. com a finalidade de alcançar vantagens competitivas em seu ambiente organizacional. a estrutura de apoio das técnicas auxiliares para a organização industrial. a . mercados.23 hora ou por dia de atividade.
2.24 qual inclui aspectos de administração de materiais. o sistema JIT tem como objetivo fundamental a melhoria contínua do processo produtivo. arranjo físico. d) esforço contínuo na resolução de problemas. a filosofia JIT se constitui em uma estratégia de competição industrial.9. Estas são algumas expressões que geralmente são utilizadas para traduzir aspectos da filosofia JIT: a) produção sem estoques. c) manufatura de fluxo contínuo. objetivando fundamentalmente dar uma resposta rápida às flutuações do mercado (orientado para o consumidor). A perseguição destes objetivos dá-se através de um mecanismo de redução dos estoques. retrabalho e desperdícios são inaceitáveis. da redução de custos e do imobilizado e da participação dos empregados no processo produtivo. associando a isto um elevado padrão de qualidade e custos reduzidos dos produtos. [LUB1989] define a filosofia JIT como: a) Uma filosofia de administração que está constantemente enfocando a eficiência e integração do sistema de manufatura utilizando o processo mais simples possível. b) Dedicação ao processo de esforçar-se continuamente para minimizar os elementos no sistema de manufatura que restrinjam a produtividade. O JIT propõe-se a fazer um produto em fluxo balanceado e sincronizado segundo as necessidades do consumidor com o mínimo absoluto de recursos. Segundo [COR1996]. organização do trabalho e gestão de recursos humanos. o que conduz a uma constante busca da qualidade absoluta e do custo mínimo ([RUS1995]). e) melhoria contínua dos processos. Já para [ANT1989]. projeto do produto. . b) eliminação de desperdícios. Suas raízes provém da cultura japonesa onde refugo.1 OBJETIVOS [RUS1995] diz que o objetivo do sistema de produção JIT é o de aumentar o retorno sobre o investimento da empresa através do aumento da receita. gestão da qualidade. os quais tendem a camuflar problemas.
25 Os estoques têm sido utilizados para evitar descontinuidades do processo produtivo, diante de problemas de produção que podem ser classificados principalmente em três grandes grupos ([COR1996]): a) problemas de qualidade: quando alguns estágios do processo de produção apresentam problemas de qualidade, gerando refugo de forma incerta, o estoque, colocado entre estes estágios e os posteriores, permite que estes últimos possam trabalhar continuamente, sem sofrer com as interrupções que ocorrem em estágios anteriores. Dessa forma, o estoque gera independência entre os estágios do processo produtivo; b) problemas de quebra de máquina: quando uma máquina pára por problemas de manutenção, os estágios posteriores do processo que são alimentados por esta máquina teriam que parar, caso não houvesse estoque suficiente para que o fluxo de produção continuasse, até que a máquina fosse reparada e entrasse em produção normal novamente. Nessa situação, o estoque também gera independência entre os estágios do processo produtivo; c) problemas de preparação de máquina: quando uma máquina processa operações em mais de um componente ou item, é necessário preparar a máquina a cada mudança de componente a ser processado. Essa preparação representa custos referentes ao período inoperante do equipamento, à mão-de-obra requerida na operação, entre outros. Quanto maiores estes custos, maior tenderá a ser o lote a ser executado, para que estes custos sejam rateados por uma quantidade maior de peças, reduzindo, por conseqüência, o custo por unidade produzida. Lotes grandes de produção geram estoques, pois a produção é executada antecipadamente à demanda, sendo consumida por esta em períodos subseqüentes. Como se vê, o estoque funciona como um investimento necessário quando problemas como os citados estão presentes no processo produtivo. O objetivo da filosofia JIT é reduzir os estoques, de modo que os problemas fiquem visíveis e possam ser eliminados através de esforços concentrados e priorizados. Quanto maior for a redução dos estoques, com certeza tornam-se mais visíveis os problemas mais críticos da produção, ou seja, possibilita-se um ataque priorizado. À medida que estes problemas vão sendo eliminados, reduzem-se mais e mais os estoques, localizando-se e atacando-se novos problemas "escondidos". Com esta prática, o JIT visa fazer com que o sistema produtivo alcance melhores índices de qualidade,
26 maior confiabilidade de seus equipamentos e fornecedores e maior flexibilidade de resposta, principalmente através da redução dos tempos de preparação de máquinas, permitindo a produção de lotes menores e mais adequados à demanda do mercado ([COR1996]).
2.9.2 CARACTERÍSTICAS
2.9.2.1 REDUÇÃO DO TEMPO DE FABRICAÇÃO
Na produção tradicional sempre houve pouco empenho na redução do tempo de preparação aceitando grandes lotes de fabricação. Na produção JIT procura-se a redução deste. Através da redução do tempo de preparação é possível trabalhar com lotes menores (além de se reduzir o tempo total de processo) ([RUS1995]). Além disso aumenta-se a disponibilidade da máquina (isto somente ocorrerá quando a taxa de utilização da máquina dor alta). Também reduz o ciclo de fabricação: à medida que o tempo de preparação diminui, a preparação de máquina deixa de ser um fator determinante do lote de fabricação ([RUS1995]). Segundo [RUS1995], para uma redução do tempo de preparação deve-se: a) separar as tarefas que o compõem em internas (que exigem paralisação de máquina) e externas (que podem ser realizadas com a máquina funcionando); b) em seguida, deve-se converter, o máximo possível, as tarefas internas em externas. Exemplo: uso do carrinho para movimentação de pequenas matrizes; c) também é importante reduzir o ajuste da ferramenta (que representa de 50 a 70% das tarefas internas); pode ser atingido, por exemplo, com uso de ferramentas com pinos posicionadores; d) assim como reduzir a freqüência da troca de ferramentas; para isso deve-se projetar o máximo de peças comuns para vários produtos e programar a fabricação de famílias de peças, isto é, grupo de peças de características técnicas semelhantes podendo usar preparações semelhantes.
2.9.2.2 DISPOSIÇÃO FÍSICA DAS MÁQUINAS
Um sistema JIT exige muitas alterações no que se refere à disposição física do equipamento da fábrica, ou seja, forma de dispor as facilidades produtivas no espaço
27 desembaraçado da fábrica (mais conhecida pelo termo em inglês – "layout"). Esta precisa ser apropriada com o fluxo mais claro, lotes de fabricação reduzidos, qualidade absoluta, máquinas com poucas falhas, instruções concisas e, principalmente, identificação imediata dos problemas ([RUS1995]). [RAM1998] diz que o layout do processo de produção é celular, dividindo-se os componentes produzidos em famílias com determinados roteiros de produção e formas similares; dessa forma pode-se reduzir o tempo de movimentação das partes componentes desse produto e o tempo gasto com a preparação de equipamentos. [COR1996] reforçam dizendo que o layout celular do sistema JIT em forma de U apresentarão algumas vantagens: a) menos estoque de produtos em processo; b) menores custos de movimentação de materiais; c) menores lead times de produção. O lead time de produção é chamado ao tempo que decorre desde o momento em que uma OP é colocada até que o material esteja disponível para uso, é composto pelos seguintes elementos: - tempo de tramitação da OP – tempo gasto para liberação da OP, a qual no JIT é extremamente baixo, podendo utilizar cartões (kanban) ou outro meio de fácil comunicação, reduzindo esse tempo a praticamente zero; - tempo de espera em fila – esta parcela do lead time responde por mais de 80% do tempo total, em processos do tipo job shop que utilizam a abordagem tradicional de administração da produção. Este é o elemento do lead time mais importante de ser atacado pela filosofia JIT. O tempo que uma OP deve esperar em fila é resultante da soma dos tempos de preparação da máquina e processamento de cada uma das ordens que serão executadas anteriormente a esta. Uma forma de reduzir o tempo de fila é reduzir os lotes de produção de todas as ordens na fábrica, assim como reduzir os tempos de preparação das máquinas. Estas duas providências já fazem parte do sistema JIT. Outra providência é executar o balanceamento das linhas de maneira eficaz, não permitindo a formação de estoques entre os postos de trabalho. Finalmente, a coordenação dos diversos estágios da produção, para que produzam somente o que e quando estágios posteriores requererem, também contribui para a redução
tempo de movimentação – o tempo de movimentação é reduzido pela utilização do layout celular. .tempo de preparação da máquina – para reduzir esse tempo. separar criteriosamente o setup interno do setup externo (setup interno é aquele que exige a paralisação da máquina e setup externo são as tarefas que podem ser realizadas com a máquina funcionando). Esta última providência é garantida pelo sistema kanban. modificar o equipamento para permitir uma preparação fácil e uma pequena necessidade de ajustes. Outra providência no sentido de reduzir este tempo é trabalhar com lotes pequenos que podem ser movimentados rapidamente. converter. na medida do possível. o setup interno em setup externo.tempo de processamento – segundo a filosofia JIT. .28 do estoque em processo. O enfoque adotado é utilizar bem o tempo necessário para que se produza com qualidade e sem erros. pois nele se agrega valor ao produto. dentre elas: documentar como o setup é feito atualmente. A figura 3 demostra a composição do lead time: Figura 3 . . existem várias formas. o tempo de processamento é o único que vale a sua duração. preparar o próximo processo de setup cuidadosamente e bem antes do momento em que este será necessário. reduzindo-se assim as distâncias de transporte. reduzindo o tempo de fila. desenvolver métodos de modo a possibilitar a uma só pessoa executar a maior parte do setup.Composição do lead time preparação de tramitação da OP equipamento movimentação espera em fila Fonte: ([COR1996]) processamento .
onde as previsões de venda servem tanto para dimensionar o sistema produtivo quanto para programar a produção propriamente dita ([RAM1998]). São considerados como parte da equipe de produção. .5 MÃO-DE-OBRA POLIVALENTE E PRÓ-ATIVA (CÍRCULOS DE CONTROLE DE QUALIDADE) No JIT os funcionários são tratados como colaboradores e.9. Essa exigência acaba funcionando como um estímulo para a própria qualidade absoluta ([RUS1995]). em contrapartida. Na produção tradicional esse assunto não é novidade porém não tem sido adotado com a generalidade e profundidade desejada ([RUS1995]). 2.9. pois a programação é feita pela própria estrutura de produção.4 PROGRAMAÇÃO DA PRODUÇÃO As previsões de venda servem apenas para dimensionar o sistema produtivo.9. É. para o próximo estágio da produção ([RUS1995]). diferentemente do sistema convencional. em função da demanda. Segundo [RUS1995]. a característica mais marcante desse sistema e que responde por grande parte do sucesso da indústria japonesa. Recebem instruções e recipientes padronizados e são solicitados a fazer entregas freqüentes.2. sem dúvida.2. "just-in-time". acabam "vestindo a camisa da empresa".29 2. no JIT a abordagem da qualidade apresenta as seguintes características: a) a responsabilidade pela qualidade é de quem faz a peça – operário ou fornecedor (podem existir inspetores para verificações que exigem equipamento especializado).2. 2.9.6 QUALIDADE ABSOLUTA A qualidade absoluta é essencial no sistema JIT onde não são previstas folgas para retrabalho nem estoques para cobrir problemas de produção.2. b) essa responsabilidade é uma função contínua e começa no projeto e vai fluindo de cima para baixo.3 POLÍTICA DE FORNECEDORES Sob o sistema JIT os fornecedores são tratados de modo diferente do que no sistema tradicional. 2.
9. para isso. e) cada operário deve exigir que o material e ferramentas recebidos não apresentem defeitos. Isso se consegue revisando as máquinas programadamente e trocando-se alguns componentes mesmo sem defeito ([RUS1995]). torna-se possível a concentração das operações de emergência após o expediente ou durante os fins de semana. por conseguinte. ele se conscientiza da sua responsabilidade com a sua máquina. 2. 2.9. Conforme [RUS1995]. são descobertos e corrigidos na fonte.7 MANUTENÇÃO PRODUTIVA TOTAL O conceito de manutenção produtiva total foi desenvolvido com o objetivo de garantir a disponibilidade do equipamento quando necessário. é feito pelo próprio operário em horas ociosas. f) os padrões mensuráveis de qualidade ficam expostos nos vários centros de produção para conhecimento de todos.30 c) os erros. sem forçar o desgaste – procurando trabalhar sempre abaixo da capacidade máxima da máquina. d) o retrabalho. . deste modo. c) operação em um único turno de trabalho – operando em um só turno.8 LIMPEZA E ARRUMAÇÃO DA FÁBRICA Esta é uma atitude tipicamente japonesa que enfatiza não se pode trabalhar com qualidade e produtividade em um ambiente sujo e desorganizado ([RUS1995]). e) manutenção proporcional à utilização do equipamento – a prioridade do programa de manutenção deve ser orientada para as máquinas de maior utilização.2. b) lubrificação diária executada pelo operador – essa atribuição é parte integrante da rotina de operação.2. as quebras podem ser substancialmente reduzidos. se necessário. d) operação cadenciada. os desgastes e. algumas etapas se fazem necessárias: a) entrosamento com a fabricação – a inexistência de objetivos comuns entre manutenção e produção pode impedir o desenvolvimento eficiente deste programa. se existirem.
3 LIMITAÇÕES DO JIT As principais limitações do JIT estão ligadas à flexibilidade de faixa do sistema produtivo. o material somente é processado em uma operação se o mesmo é requerido em uma operação subsequente do processo. no que se refere à variedade de produtos oferecidos ao mercado e a variações de demanda de curto prazo. alarmes sonoros ou cartões de identificação ([RUS1995]). isto é. de acordo com a demanda. 2.9.2. 2. Porém. a filosofia JIT coloca a ênfase da gerência no fluxo de produção e não na maximização da utilização da capacidade. O sistema JIT requer que a demanda seja estável para que se consiga .9 USO DE DISPOSITIVOS DE CONTROLE SENSORIAIS (SISTEMA KANBAN DE MOVIMENTAÇÃO DE ORDENS E MATERIAIS) Num sistema sem folgas as informações têm que fluir de forma praticamente instantânea (de preferência automática e visual) tornando muito difundido o uso de painéis luminosos. onde os sistemas "empurram" a produção desde a compra de matéria-prima e componentes até os estoques de produtos acabados. garante que os equipamentos sejam utilizados apenas nos momentos necessários.2. "físico" pelo menos no que se refere à emissão. nada impede que outras técnicas sejam integradas à essa filosofia a fim de alcançar mais esse objetivo da melhor utilização possível da capacidade produtiva.9. se constitui num verdadeiro PCP.10 ÊNFASE Conforme [RAM1998]. 2.31 Os operários são responsáveis por arrumar e manter limpo o seu local de trabalho. que já existia antes da consolidação das regras do JIT. Adotando o princípio de "puxar" a produção a partir da demanda. [RAM1998] lembra que um sistema JIT apresenta a característica de "puxar" a produção ao longo do processo.9. O sistema "Kanban". programação e movimentação de ordens ([RUS1995]). bem como seus objetos de trabalho (a conservação das instalações também exige uma atitude participativa do pessoal) ([RUS1995]). Diferentemente da abordagem tradicional.
gerando altos estoques em processo para cada item. o fluxo de cada um não será contínuo e sim intermitente. há a necessidade de manutenção de estoques de produtos acabados em um nível tal. Isto contrariaria uma série de princípios da filosofia JIT.4 RESULTADOS Conforme [COR1996]. confiabilidade de entrega. redução do setup. conforme foi descrito. principalmente considerando-se a demanda de cada um. Da mesma forma. que permita que a demanda efetivamente sentida pelo sistema produtivo tenha certa estabilidade ([COR1996]). tanto na própria fábrica como na de fornecedores.32 um balanceamento adequado dos recursos. possibilitando um fluxo de materiais suave e contínuo. b) alta flexibilidade na produção. . redução do lead time. assim como também na redução do espaço físico. e) produtos de alta qualidade e a baixo custo.9. que juntos. Finalmente. 2. o risco de paralisação por quebras de máquinas também é aumentado. custos. a filosofia JIT contribuirá para com as principais prioridades competitivas como qualidade. O princípio geral de transformação do processo produtivo numa linha contínua de fabricação e montagem de produtos fica prejudicado se um conjunto de roteiros preferenciais não pode ser estabelecido ([COR1996]). resultarão em benefícios que proporcionarão: a) redução de todo o tipo de desperdício. Como o sistema Kanban prevê a manutenção de certo estoque de componentes entre os centros de produção. velocidade de entrega. c) forte integração entre as atividades do sistema de manufatura. a redução de estoques do sistema pode aumentar o risco de interrupção da produção em função de problemas de administração da mão-de-obra. comprometendo sua aplicação. Outro problema resultante da grande variedade de produtos seria a conseqüente complexidade dos roteiros de produção. por exemplo. Caso a demanda seja muito instável. se houver uma variedade muito grande de produtos e de componentes. como greves. flexibilidade. d) envolvimento e motivação dos operários.
1 OBJETIVOS O MRP II tem como principais objetivos: a) melhorar o nível de serviço ao cliente. 2. sua utilização era impossível ou inviável. ao redor do mundo. então. resultando no que se denomina hoje de MRP II ([COR1996]). Podese dizer. d) controle das operações. através do desenvolvimento de metas e objetivos estratégicos adequados a nova realidade observada nos dias atuais. O MRP II proporciona ([VOL1998]): a) melhor planejamento. quando adotado. o sistema de produção JIT propicia um grande aperfeiçoamento no desempenho da manufatura. Europa Ocidental. b) redução dos níveis de estoques de componentes e matéria prima. MRP II é um modelo de planejamento e controle industrial suportado por sistemas integrados de informação ([VOL1998]).33 Benefícios estes fundamentais para que a empresa possa competir no mercado. A inexistência de capacidade para armazenamento e processamento de dados era um fator definitivamente limitante. surgiram as primeiras aplicações MRP. qualidade e prazos.Planejamento dos Recursos da Manufatura) vem transformando o panorama da indústria. c) redução de custos: . Japão e América Latina. que. desde os anos 70. O MRP e o MRP II são SAP de grande porte que mais têm sido implantados pelas empresas. b) facilidade para replanejar. para o cálculo de necessidades de materiais. introduzindo melhorias na maneira de gerenciar a manufatura das companhias da América do Norte. Com o advento dos computadores em escala comercial. 2. c) simulação de alternativas operacionais. Até meados dos anos 60.10.10 MRP II O MRP II (Manufacturing Resource Planning . ao qual foram acoplados outras técnicas.
que leva dois dias.10. 2.redução de faltas e conseqüentes práticas de produção a elas associadas. uma técnica de gestão que permite o cálculo.Processo produtivo do produto hipotético A compra materiais de fabricação de componentes montagem do produto A Fonte: ([COR1996]) Dado. d) facilidade de ajustes em caso de mudanças. e) eliminação do manuseio extra de materiais.emergências. que leva dois dias e montagem do produto final A. o sistema de cálculo de necessidades calcularia as necessidades de todos os recursos que concorrem para a produção do produto A. que leva um dia.produções de pequenos lotes. etc. nos momentos em que são . equipamentos. . Figura 4 . um pedido de duas unidades do produto final A para o final da sexta-feira (ou para sábado). f) melhoria da produtividade: . com um mínimo de formação de estoques ([COR1996]). pessoas.).horas extras.2 PRINCÍPIO BÁSICO O princípio básico do MRP II é o princípio do cálculo de necessidades. Suponha-se que determinado processo produtivo (que manufature o produto hipotético A) consista em três etapas: compra de materiais. . conforme demostrado na figura 4 ([COR1996]). viabilizado pelo uso de computador. O cálculo de necessidades dos componentes é feito a partir das necessidades dos produtos finais. então.34 . das quantidades e dos momentos em que são necessários os recursos de manufatura (materiais. fabricação dos componentes. para que se cumpram os programas de entrega de produtos.
CARGA INFINITA: mostra o trabalho em um centro de trabalho. é necessário que eles comecem a ser fabricados na quarta-feira pela manhã (a fabricação leva dois dias). Este é apenas um exemplo ilustrativo do funcionamento geral da lógica do cálculo de necessidades. . CARGA FINITA: consiste em não carregar o centro de trabalho além de sua capacidade de execução. ao longo do tempo. c) determinam-se os recursos. Para isto.35 necessários: se a montagem do produto A leva um dia. é necessário que na sexta-feira pela manhã uma quantidade suficiente de componentes para produzir as duas unidades do produto A esteja disponível para montagem. necessários para que se execute cada etapa. as datas em que as etapas do processo de produção devem começar e acabar.10. é necessário que um número suficiente (para produzir duas unidades do produto A) de operários de fabricação e suas ferramentas estejam disponíveis durante a quarta e quinta-feira e é preciso também que os materiais necessários para a produção de dois produtos A estejam comprados e disponíveis na quarta-feira pela manhã. seus principais aspectos são ([COR1996]): a) parte-se das necessidades de entrega dos produtos finais (quantidades e datas).3 NOÇÕES BÁSICAS As noções básicas do MRP II se baseia em inúmeros conceitos que serão apresentados abaixo. b) calculam-se para trás. Também é necessário que haja montadores (suficientes para montar duas unidades A) disponíveis na sexta-feira para executar a montagem (a montagem leva um dia) ([COR1996]). no tempo. Envolve a revisão automática de prioridades da fábrica para o nível de carga. Para isto. e respectivas quantidades. sem levar em consideração a capacidade disponível para executar a tarefa ([VOL1998]). para início da fabricação. é necessário que as compras se dêem durante a segunda e terça-feira (as compras levam dois dias) ([COR1996]). para que os componentes estejam prontos na sexta-feira pela manhã. 2. operação por operação ([VOL1998]). Prosseguindo no mesmo raciocínio. Sumarizando.
A demanda de itens com demanda independente deve ser prevista com base no mercado consumidor e não da demanda de qualquer outro item ([COR1996]). A demanda de um componente de um produto final. c) alocado – estoque reservado para produção ou venda. custos e controle do chão de fábrica ([VOL1998]). DEMANDA INDEPENDENTE: os itens de demanda independente são aqueles cuja demanda não depende da demanda de nenhum outro item. é dependente da demanda do produto final.36 CENTROS DE TRABALHO: qualquer grupo de máquinas ou pessoas que executem tarefas similares. ESTRUTURA DE PRODUTO: é uma estrutura que descreve as relações pai-filho. Típico exemplo de um item de demanda independente é um produto final. E este estoque pode ser classificado em ([VOL1998]): a) disponível – disponível para uso ou venda. ESTOQUE DE SEGURANÇA: o MRP II permite que se estabeleçam níveis de estoques de segurança para itens planejados. ESTOQUE: é a quantidade de estoque que se possui de um determinado material. As ordens são planejadas pelo sistema de forma a completar o nível de estoque de segurança definido e não para atender à quantidade estritamente necessária ([VOL1998]). DEMANDA DEPENDENTE: os itens de demanda dependente são aqueles cuja demanda depende de algum outro item. uma quantidade bem definida e conhecida do componente será sempre necessária. mas não pode ser usado. itens componentes de um mesmo produto final. pode ser comprado ou fabricado. pois pode ser calculada com base na demanda do item do qual depende ([COR1996]). por exemplo. A demanda de itens com demanda dependente não necessita ser prevista. representado pela figura 5 ([COR1996]): . Para a produção de cada unidade de produto final. operações ou seqüência de operações que possam ser consideradas como uma unidade para os propósitos de planejamento de capacidade. b) não disponível – o estoque existe.
Cada um destes itens componentes é um item-filho. linha de costura. então. ITEM-PAI/ITEM-FILHO: item-pai é um item de estoque que tem componentes. que são períodos para os quais se planejam as ordens. Este horizonte de planejamento consiste em um número definido de períodos. O lead-time refere-se ao tempo decorrido desde a liberação de uma ordem de produção até que o item fabricado esteja pronto e disponível para uso ([COR1996]). semanas. Este recurso é útil para facilitar o entendimento. LEAD-TIME: é o tempo necessário para o ressuprimento de um item. o lead-time refere-se ao tempo decorrido desde a colocação da solicitação de compra até o recebimento do material comprado. porém não é produzido. simplificar a engenharia do produto. ele é um item-pai destes. encarte. são itens-filho ([VOL1998]). ([VOL1998]). No cálculo de necessidades este item fantasma é explodido pelo MRP. etc. nem estocado ou comprado. Se um item é comprado. Analisando a seguinte estrutura de produtos conforme a figura 6: . Se se trata de item produzido ou fabricado. meses e anos ([VOL1998]). porém não há geração de ordens. estes períodos podem ser dias.Estrutura de produto relação pai-filho NÍVEL 0 A NÍVEL 1 B C E NÍVEL 2 D Fonte: ([COR1996]) HORIZONTE DE PLANEJAMENTO: é a extensão do período futuro para o qual se planeja. etc. Exemplo: Aviamento de uma toalha é composto por etiqueta.37 Figura 5 . que por sua vez. ITEM FANTASMA: item que possui uma estrutura de produto. Se o item-filho tem itens componentes.
fazendo uso de um esquema que represente estas ocorrências no tempo: . esteja sendo planejado. valham os seguintes lead-times conforme a tabela 1: Tabela 1 .Lead-times para determinada estrutura de produtos A B C D E 1 semana 2 semana 1 semana 1 semana 2 semana Fonte: ([COR1996]) Suponha-se que um pedido de 50 unidades do produto A.Lead-time de uma estrutura de produtos Fonte: ([COR1996]) Suponha-se que para a estrutura acima. a ser entregue na semana 19. Na figura 7 encontra-se um exemplo de como ficaria o cálculo dos momentos em que as ordens de compra e produção deveriam ser liberadas.38 Figura 6 .
que será a quantidade da ordem liberada ([COR1996]). Dessa forma.Cálculo quando ordem de compra e produção liberadas Fonte: ([COR1996]) Partindo. o sistema poderá calcular uma necessidade líquida para o item. a empresa tinha estoque de itens ou de produtos acabados. Pode-se notar que este cálculo foi feito considerando que. . produto intermediário e produto acabado ([VOL1998]). B. As empresas. LOTE: é uma quantidade previamente estabelecida e codificada de matéria-prima. nos respectivos instantes. Isto faz com que nem sempre seja necessário produzir o total das necessidades brutas e o estoque disponível do item. Isto nem sempre é verdade. são calculadas as necessidades brutas dos itens. em nenhum momento. D e E) ([COR1996]). Para que este cálculo seja possível. em geral. para que seja capaz de saber a quantidade de estoque disponível. das necessidades de entrega de produtos acabados representadas pelo pedido PA. é necessário que o sistema considere a posição dos estoques dos diversos itens ao longo do tempo. no momento em que o específico item seja necessário.39 Figura 7 . e identificadas as quantidades e instantes em que é necessária a liberação das OC e OP para diversos itens (A. C. então. carregam estoques de itens por diversos motivos.
No intuito de evitar isso. para a produção do item-pai ([COR1996]). Alguns itens podem ser componentes em mais de um produto. ao longo de um tempo. NECESSIDADES LÍQUIDAS: são as necessidades de itens-filhos (componentes) para suprir a produção de determinada quantidade de um item-pai. independentemente do seu tamanho ([VOL1998]). descontadas as posições dos estoques já existentes de itens "filhos" (e que. c) produto final ou acabado: são os produtos que estão prontos para serem comercializados. não necessitam ser produzidos ou comprados). este componente possui como número do nível o mais baixo que ele aparece em qualquer estrutura de produto ([VOL1998]). que ocorrem a cada vez que uma ordem é emitida e executada. portanto. O estabelecimento de tamanho de lotes envolve os custos fixos de produção (como por exemplo o custo de preparação de uma máquina) ou compra (como por exemplo o custo do pedido de compra). Se um processamento fosse feito percorrendo as estruturas de produtos de forma hierárquica. Necessidades líquidas = necessidades brutas – quantidade em estoque . LOW LEVEL CODE: é um procedimento adotado pelo sistema para determinar qual a seqüência em que o processamento do cálculo de necessidades de materiais é executado. b) produto intermediário: são produtos que embora produzidos internamente não constituem em produto final para comercialização.40 TAMANHO DE LOTE: é o tamanho do lote de produção ou de compra de determinado item. o sistema iria replanejar o mesmo componente várias vezes. NECESSIDADES BRUTAS: são as quantidades necessárias dos itens-filho (componentes) para atender a determinada quantidade de um item-pai que necessita ser produzido. desconsiderando as quantidades em estoques dos itens-filhos. CLASSIFICAÇÃO DO MATERIAL: é como o material é classificado. Estes itens-filho devem estar disponíveis para a produção do item-pai ([COR1996]). via compra ou manufatura. Pode ser comprado ou fabricado e se divide em ([VOL1998]): a) matéria-prima: destinados à produção de produtos finais ou produtos acabados. mas como componentes do produto final. Em outras palavras são as quantidades de itens "filhos" que devem ser efetivamente obtidas.
em que momentos e em quais quantidades. no caso do produto hipotético A. a sigla apenas para material requirements planning planejamento das necessidades de materiais. quais as OC e OP que devem ser colocadas. para determinar como a empresa deseja executar a sua produção: a) discreta – a ordem é gerada a partir de uma necessidade. POLÍTICAS DE ORDEM: são regras usadas pelo sistema MRP. além dessa lógica do cálculo de necessidades. Para tanto. roteiros de produção e taxas de consumo de recurso por item produzido. por isso "MRP" ser. além dos materiais. portanto. Posição do estoque 10 5 10 10 5 . durante seu processamento. b) fixa por quantidade – as ordens são determinadas em lotes. O MRP II. é necessário conhecer informações adicionais. ficam definidas as necessidades de materiais para que se cumpram os pedidos. Dessa forma. conforme a tabela 2: Tabela 2 . semanas. Já se sabe.41 Suponhamos que a posição dos estoques de itens fosse o seguinte. explora também o planejamento de outros recursos de produção (como necessidades de mão-de-obra e de equipamentos). c) fixa por período – as ordens são geradas por um intervalo de data (dias. como os centros produtivos.Posição dos estoques Item A B C D E Semana 19 18 18 17 17 Fonte: ([VOL1998]) Pode-se observar como as quantidades necessárias das OP e OC alteraram-se com a consideração das posições dos estoques nos momentos em que os materiais seriam necessários (e não nos momentos das liberações das ordens). É importante deixar claro que até aqui os primeiros pacotes de MRP executavam perfeitamente. naquela época.
e) ordens encerradas – são OP que já estão concluídas ou OC que o fornecedor já entregou totalmente o material. c) compra – é a unidade do material.).42 etc. d) ordens entrega parcial – são OP que já estão parcialmente prontas ou OC que o fornecedor já entregou parte do material. etc. determinado material pode ser adquirido em Kg e estocado em peça. Podem ser classificadas em: a) estoque – é a unidade de estocagem e de comercialização.4 FUNCIONAMENTO O MRP II é um sistema hierárquico de administração da produção. FATOR DE CONVERSÃO: O fator de conversão é usado para converter quantidades de estoque que estão em unidades diferentes. b) ordens liberadas .10. durante seu processamento e para o usuário fazer a sua administração da produção. As ordens liberadas são a maneira de estabelecer o programa de produção a ser efetivado. b) produção . agregados (que contemplam níveis globais de produção e setores . c) ordens abertas – são OP que já deram início da sua fabricação. metro. ou as ordens de compra que já estão com o fornecedor. UNIDADES DE MEDIDA: é como a empresa faz a estocagem de seus materiais. litro. produtos acabados (por exemplo peça. conforme o fornecedor vende e entrega.são OP ou OC (ordem de compra) que foram analisadas (firmadas) pelo programador as quais o sistema não está autorizado para alterar. produtos intermediários. sugeridas pelo MRP. que são as seguintes: a) ordens planejadas – são sugestões de quantidades a serem produzidas ou compradas em determinada data válida.). Como por exemplo da unidade de compra para a unidade de estocagem. etc. em que os planos de longo prazo de produção.é a unidade em que o produto é produzido. 2. STATUS DE ORDEM: são regras usadas pelo sistema MRP. sejam matérias-primas.
levando em consideração os objetivos da empresa tais como: lucratividade e competitividade. matéria-prima ou peças de reposição) a serem produzidas e níveis de estoques a serem mantidos. o CRP calcula as necessidades de capacidade produtiva para cumprir o plano de materiais. os roteiros de produção dos itens e sobre o consumo de recursos por operação. por centro produtivo.43 produtivos). etc) relativamente estáveis. ao mesmo tempo. O sistema faz isso programando OC e OP para o momento mais tarde possível. minimizar a formação de estoques. assim como as futuras ocorrências de ociosidades excessivas de recursos. A partir de informações de entrada resultantes da função de gestão da demanda da empresa. de forma a cumprir o plano mestre e. com as capacidades máximas destes centros produtivos. são sucessivamente detalhados até se chegar ao nível do planejamento de componentes e máquinas específicas. o CRP pode identificar possíveis inviabilidades do plano de materiais submetido. equipamentos. configurações específicas e datas. dado que não haja comprometimento do cumprimento dos prazos de entrega das ordens. Comparando a necessidade de capacidade ao longo do tempo. mantendo a utilização de recurso (mão-de-obra. assim como previsão de vendas e pedidos em carteira. b) Módulo de Planejamento Mestre da Produção (MPS) é o que a empresa planeja produzir. Uma das principais funções é estabelecer taxas de produção que permitam atingir objetivos de reduzir. expresso em quantidades. O MRP II possui cinco módulos principais [COR1996]: a) Módulo de Planejamento da Produção é a determinação do nível de produção e de outras atividades com o objetivo de melhor satisfazer o plano de vendas. c) Módulo de Planejamento de Necessidades de Materiais (MRP) é a partir do resultado do planejamento mestre que o MRP calcula as necessidades de produtos em necessidades de produção e compra de itens componentes. manter ou aumentar os estoques (ou carteira de pedidos). sinalizando assim para que se proceda ao ajuste do plano de . d) Módulo de Planejamento de Capacidade (CRP) a partir do resultado da explosão dos produtos em itens componentes e a partir de dados cadastrais sobre os centros produtivos e suas capacidades produtivas. o módulo auxilia o usuário nas decisões referente ao planejamento das quantidades de itens de demanda independente (sejam produtos finais.
é necessário um esforço. que põe em disponibilidade para um grande número de usuários grande quantidade de informações. Um ambiente que utilize MRP II é um ambiente altamente "computadorizado". 2. no nível da fábrica. num ambiente competitivo ([COR1996]). pode trazer inúmeros benefícios para a empresa que o adote ([COR1996]). Esta é uma condição que se torna mais importante a cada dia. MRP II é um sistema de informações integrado. que. muitas vezes caro. que busca garantir o que foi planejado. e) Módulo de Controle de Fábrica (SFC) é o responsável pela seqüenciação dos produtos fabricados (ordens) por centro de produção. embora uma quantidade muito grande de dados esteja disponível. Isto nem sempre é fácil de obter e representa alterações na forma de trabalho das pessoas. será executado da forma mais fiel possível aos planos. a empresa estaria organizada a ponto de prescindir do próprio sistema ([COR1996]).10. 2. Alguns críticos mais céticos argumentam que.10. demandam bastante esforço e despesas por parte do usuário. complexo.6 LIMITAÇÕES O MRP II baseia-se num pacote de computador grande. este módulo. ainda que possíveis. No MRP II. Isto demanda que os envolvidos com o uso do sistema sejam bastante disciplinados em seus procedimentos de entrada de dados. possivelmente. Isto significa que. estes dados também devem ser informados ao sistema de forma sistemática (MRP II não tolera controles "paralelos") e exata. que tendem a ser mais informais ([COR1996]). não é fácil de alterar no sentido de adaptá-lo às necessidades da empresa usuária. se bem aproveitada. Esta troca de informações. até do plano mestre para que se chegue à viabilidade.5 VANTAGENS Uma das principais vantagens do MRP II é sua natureza dinâmica. É um sistema que reage às mudanças. . em geral. dentro de um período de planejamento e pelo controle da produção. já que o sistema depende visceralmente deles para seus procedimentos.44 materiais e. para se implantar MRP II com sucesso. Estas alterações. o que nem sempre é recomendável. Muitas vezes as empresas que optam por adotar MRP II se vêem obrigadas a se adaptar à ferramenta ao invés do contrário.
d) informações rápidas e precisas. entre outros. O MRP II privilegia os critérios de cumprimento de prazo e redução de estoques. b) possibilidade de Simulação e Replanejamento. como dizem alguns de seus críticos mais ácidos.11 OPT O Optimized Production Technology – Tecnologia de Produção Otimizada (OPT) é um sistema de administração da produção relativamente novo. níveis de refugos.7 RESULTADOS ESPERADOS O MRP II espera obter os seguintes resultados ([VOL1998]): a) disponibilidade de material quando necessário. como tempos de preparação de máquina (incluídos no tempo de ressuprimento) níveis de estoques de segurança. Apesar de o nome pelo qual a técnica ficou conhecida sugerir que se trate de um método otimizante.45 O MRP II é um sistema "passivo". também não parece favorecer ao engajamento dos operários na melhoria do sistema produtivo. Nada garante que. o OPT não é uma técnica otimizante no sentido científico do termo. por ser passivo e centralizado. 2. já que o MRP II assume as responsabilidades por grande parte das decisões deixando os operários na função de "cumpridores" do plano ([COR1996]). por sua aplicação. no sentido de que aceita sem questionar seus parâmetros. O MRP II automatiza muito e melhora pouco. não incluindo nenhuma sistemática de questionamento e melhoria destes parâmetros. O desempenho estratégico dos sistema (o quanto o sistema ajuda a empresa a atingir seus objetivos estratégicos) vai ser influenciado pelo fato de a empresa necessitar ou não de alto desempenho nos critérios que o MRP II privilegia ([COR1996]). muitas vezes à custa de outros critérios. já que a técnica é baseada em uma série de procedimentos . 2.10. Essa técnica de gestão de produção foi desenvolvida por um grupo de pesquisadores israelences. c) aumento da produtividade. e) controles eficientes. se atinjam soluções ótimas. O MRP II.
são os recursos que limitam a capacidade produtiva do sistema produtivo como um todo e como tal deveriam ser tratados de . O OPT é um sistema de administração da produção que se compõe de pelo menos dois elementos fundamentais: sua "filosofia" (composta de nove princípios) e um "software" (proprietário) [COR1996]. O OPT. não é uma técnica que já tenha caído no domínio público e.taxa segundo a qual o sistema gera dinheiro através da venda de seus produtos. qualquer empresa que se decida por adotá-la deverá fazê-lo através das empresas (uma nos Estados Unidos e uma na Inglaterra) que detêm os direitos de comercializá-la ([COR1996]). Os gargalos. segundo o OPT. ao contrário do MRP II.2 PRINCÍPIO BÁSICO A filosofia OPT baseia-se no princípio de que. 2.1 OBJETIVOS A abordagem OPT advoga que o objetivo básico das empresas é "ganhar dinheiro". [RUS1995] destaca que o OPT trata-se de um sistema de controle da produção baseado em procedimentos de carga finita concentrado nos chamados "recursos-gargalos" e pode também ser considerado como um exemplo da separação entre os escassos vitais dos abundantes triviais. b) reduzir os estoques – quantificado pelo dinheiro que a empresa empregou nos bens que pretende vender.46 heurísticos. nos sistemas produtivos. muitos dos quais os proprietários dos direitos de exploração do sistema nem mesmo tornaram públicos até o momento ([COR1996]). mas para que isso aconteça.11. 2.11. em termos de sua importância para o desempenho do sistema: os gargalos e os não-gargalos. é necessário que a empresa tenha como principais objetivos a nível da fábrica ([COR1996]): a) aumentar o fluxo de produtos vendidos . há dois tipos de recursos diferentes. c) reduzir despesas operacionais – o dinheiro que o sistema gasta para transformar estoque em fluxo.
os que não podem ser previstos como quebra de equipamento. 2. e portanto difíceis de implementar sem a aceitação da filosofia do OPT ([RUS1995]). As decisões em relação a todos os outros recursos do sistema deveriam estar submetidas às decisões tomadas em relação aos recursos-gargalos ([COR1996]). via treinamento do operador.3. o OPT os conduz a nível operacional. b) preparação de máquina – é o tempo gasto (tempo parado) que se leva para a limpeza e a troca de um produto na máquina. .11. de certa forma. automação de tarefas. etc. d) os efeitos das incertezas – são os eventos incertos. entre outros. muitos deles tenham sido apresentados em outras tecnologias. Para isso é fundamental o estabelecimento de treinamento em toda a empresa.47 forma especial. por mais que se possa controlar boa parte destes eventos incertos. e sempre de compromisso da alta administração com os conceitos básicos.11. uniformização de métodos de trabalho. Embora. c) tamanho de lotes – é uma quantidade limitada que é produzida de um produto. Esses aspectos filosóficos são indispensáveis para se conseguir os benefícios do OPT. de mudança nos costumes para muitas outras. O resultado é uma série de práticas de fabricação que são às vezes contraditórias. é impossível eliminá-los completamente. falta de consistência do operador. a filosofia e as ações necessárias resultantes ([RUS1995]).1 ÁREAS DO OPT O OPT está dividido em quatro áreas ([COR1996]): a) tipos de recursos – existe o recurso gargalo que fica ocupado durante todo o tempo de sua disponibilidade e o recurso não-gargalo que não fica ocupado durante todo o tempo (possui folga). É necessário algumas noções básicas do OPT os quais se baseiam em inúmeros conceitos demostrados a seguir: 2.3 ASPECTOS FILOSÓFICOS Existem vários aspectos filosóficos no OPT.
11. com a administração deste estoque gerado. é só uma miragem – não há . ainda limitado pelo recurso-gargalo. o estoque se estaria elevando e também as despesas operacionais. mas por alguma outra restrição dos sistema. Ao contrário. Esta hora ganha atinge a todo o sistema produtivo. ou até mesmo a própria demanda do mercado. portanto. que são os recursos que vão limitar o fluxo do sistema como um todo. para minimizar o tempo gasto com a preparação destes recursos e. aumentar a capacidade de fluxo. observe a figura 8: Figura 8 . neste caso.3.2 PRINCÍPIOS OPT O OPT possui nove princípios ([COR1996]): a) balancear o fluxo e não a capacidade – isto será possível identificando-se os gargalos no sistema. Como a ativação do recurso. o fluxo se manteria constante. esta não pode ser chamada de "utilização" do recurso – é apenas sua "ativação". uma gora é ganha no tempo de processamento. não implica contribuição ao atingimento dos objetivos. c) utilização e ativação de um recurso não são sinônimos – ativar um recurso nãogargalo mais do que o suficiente para alimentar um recurso-gargalo limitante não contribui em nada com os objetivos definidos pelo OPT. e ao mesmo tempo. ou seja. se uma hora do tempo de preparação é economizada. O OPT busca manter os lotes de produção tão grandes quanto possível nos recursos-gargalo. já que é o recurso gargalo que limita à capacidade de fluxo do sistema global.Constituição dos tempos de preparação/processamento X Recurso-gargalo Tempo de Tempo de preparação processamento Fonte: ([COR1996]) e) uma hora ganha num recurso não-gargalo não é nada.48 2. d) uma hora ganha num recurso-gargalo é uma hora ganha para o sistema global. por exemplo um gargalo. isto significa que o recurso-gargalo ganha disponibilidade para processar material. b) a utilização de um recurso não-gargalo não é determinada por sua disponibilidade.
h) os gargalos não só determinam o fluxo do sistema todo. haveria até a conveniência de se usar parte do tempo ocioso para fazer maior número de preparações. freqüentemente. quantidades de material processado podem ser transferidas para uma operação subseqüente mesmo antes que todo o material do lote de processamento esteja processado. não deveria ser. pois. entre outros. os tamanhos de lote seriam menores. que leva em conta os custos de carregar estoques. os tipos de recurso (gargalo ou nãogargalo). Já o lote de transferência é a definição do tamanho dos lotes que vão ser transferidos para as próximas operações. Embora estes lotes menores não ajudassem a aumentar o fluxo. os custos de preparação. dessa forma. igual ao lote de processamento – o lote de transferência é sempre uma fração do lote de processamento. mais o tempo de processamento. tornando o fluxo de produção mais suave. ajudariam a diminuir o estoque em processo e as despesas operacionais. g) o lote de processamento deve ser variável e não fixo – o tamanho dos lotes de processamento é uma função da situação da fábrica e pode variar de operação para operação. A figura 9 mostra os tempos de preparação.Constituição dos tempos de preparação/processamento/ocioso Y Recurso não-gargalo Fonte: ([COR1996]) f) lote de transferência pode não ser e.49 benefícios tão evidentes da redução dos tempos de preparação. podendo reduzir o tempo de passagem dos produtos pela fábrica. as necessidades de fluxo de determinados itens. Estes tamanhos de lote são estabelecidos pela sistemática de cálculo do OPT. mas também definem seus estoques – estes estoques são dimensionados e localizados em pontos tais que consigam isolar os gargalos de flutuações estatísticas propagadas por recursos nãoTempo de Tempo de Tempo ocioso preparação processamento . mais o tempo ocioso: Figura 9 . O lote de processamento é aquele tamanho de lote que vai ser processado num recurso antes que este seja repreparado para processamento de outro item. Isto permite que os lotes sejam divididos. Como no OPT estes lotes não têm que ser iguais. De fato.
ao contrário. i) a programação de atividades e a capacidade produtiva devem ser consideradas simultaneamente e não seqüencialmente. Enfim. conforme a forma com que se dá a seqüenciação das OP. Como o tempo de fila é um dos principais componentes dos lead-times dos itens. Isto é feito criando-se um time buffer antes do recurso-gargalo. então. Dessa forma. por exemplo um estoque antes da máquinagargalo de modo que qualquer atraso (seja causado pela flutuação estatística ou por eventos aleatórios) não repercuta em parada do gargalo por falta de material. No MRP a programação e a capacidade são consideradas seqüencialmente e não simultaneamente. Ora. pode calcular. considerando de forma simultânea a programação de atividades e a capacidade dos recursos-gargalos. se os lead-times são um resultado do processo de programação. pode programar melhor a produção. Partindo da data de entrega prometida. decide por prioridades na ocupação destes recursos e. esta OP vai ficar um tempo menor na fila. não poderiam ser utilizados como um dado de entrada do processo de programação (que é o que faz o MRP). portanto. Cria-se. aborda o problema de forma diferente. fica evidente que os lead-times vão ser diferentes. De fato. Considerando as limitações de capacidade dos recursos-gargalos. O OPT. os defensores do OPT argumentam que esta característica faz com que os programas gerados pelo OPT sejam mais realísticos que os programas gerados pelo MRP. portanto. . então. com base na seqüência definida. os lead-times e. o sistema. este pode ser absorvido por este tempo de segurança. se determinada OP ganha prioridade por qualquer motivo numa fila aguardando por determinada operação. Em outras palavras.50 gargalos que os alimentam. como resultado. o MRP vai subtraindo os lead-times). se qualquer atraso ocorre com os recursos que alimentam o recurso-gargalo. considera que os tempos de fila são dependentes de como a programação é feita. programam-se os materiais para chegarem ao recurso-gargalo determinado tempo (de segurança) antes do instante em que o recurso-gargalo está programado para começar sua operação. Lead-times são um resultado da programação e não podem ser assumidos a priori – o sistema MRP necessita dos lead-times como um dado de entrada do processo de planejamento. vai checar se há no sistema produtivo capacidade produtiva suficiente para cumprir o programa. o sistema OPT. O OPT.
com probalidade . para programar recursosgargalos e não-gargalos. os sistema OPT começará a programação naquele ponto. estabelece-se a melhor seqüência para os trabalhos. Simultaneamente. Neste caso. porque todos os centros produtivos estão superdimensionados em relação à demanda. respectivamente. por exemplo. Num ambiente de manufatura. levando em conta as datas dos pedidos.4 FUNCIONAMENTO O OPT é um sistema de administração da produção. pela definição. Em primeiro lugar. Pode não haver gargalos reais. vários recursos sejam gargalos (vários recursos têm capacidade menor do que a demandada pelo mercado). apesar de não ser um gargalo real. há uma série de restrições a serem consideradas: restrições de mercado. como os gargalos. controlam fluxo e devem estar sincronizadas aos outros recursos de uma forma a poder controlar os estoques. o RRC deve ser protegido contra as possíveis incertezas que podem por em risco a chegada dos materiais para o cumprimento da seqüência de trabalho que o RRC vai executar. que é a analogia usada pelos mentores do OPT para simbolizar que é aquele o ponto que deve ditar o ritmo de todo o sistema produtivo. restrições quanto aos fornecimentos. o OPT carrega o RRC de acordo como o total da demanda de trabalho a ser nele processado. pode não haver gargalos reais numa fábrica. que combina duas lógicas de programação. o RRC será aquele que limitará a capacidade produtiva de todo o sistema. será o RRC.51 2. a montagem final que responde à demanda de mercado (no caso de a demanda ser o limitante). mas sempre haverá recursos restritivos críticos (RRC). finita para frente e infinita para trás. para atingir máximo fluxo. Se um roteiro simples composto de nove recursos é considerado e se descobre que o ponto seis é o RRC. mas sempre haverá algum recurso que restrinja a produção. então. relatado na seqüência ([COR1996]). restrições dadas pela política da empresa e restrições de capacidade do processo produtivo. Em algumas situações. A diferença entre gargalo e RRC é simples. decidindo as prioridades entre as atividades.11. Se é constatado que um evento incerto. Pode também haver o caso em que. através do conceito de sincronização (Drum-buffer-rope). Este. Este é o ponto em que é necessário "bater o tambor". Em segundo lugar. RRC.
Dessa forma. ou. em outras palavras. Em terceiro lugar. Os recursos não-gargalos. Dessa forma. é necessário planejar a chegada dos materiais vindos da máquina fornecedora ao RRC pelo menos dois dias antes da data em que o RRC está programado para processá-los. numa referência ao trio de elementos que são chaves para o método: "tambor-estoque protetor-corda". sincronizadamente. garante que o RRC não pare por falta de material. . com tempo esperado de conserto de dois dias. no caso terão valor de no mínimo dois dias. Os RRC controlam. definido como um "estoque por tempo de segurança" antes do RRC e sincronizado com este. matérias-primas só são admitidas no sistema para começarem a ser processadas. pois os materiais que passam por este estoque vão estar sempre mudando. não deverão ter problemas em processar o material vindo dos gargalos. O estoque protetor. dita o ritmo e o volume da produção do sistema. levando em conta as possíveis incertezas às quais os recursos não gargalos anteriores ao RRC podem estar sujeitos. drum-bufferrope. a primeira operação só é programada. Portanto. são controlados diretamente pelos RRC. ou seja. já que eles só podem processar o que foi liberado pelos RRC e na seqüência em que o RRC os liberar. os estoques não poderão subir a níveis mais altos do que aqueles predeterminados.52 considerável de ocorrer com o fornecimento de material para o RRC. Finalmente. que vêm no roteiro de produção. mas. também. depois do recurso-gargalo. é necessário usar o RRC para programar e controlar a utilização dos recursos não-gargalos. Isto é obtido "amarrando-se uma corda" inelástica que liga o estoque criado pelo "tempo de segurança" à operação inicial do sistema produtivo. é a quebra da máquina fornecedora. Além disso. por definição os recursos não-gargalos têm folga no programa. têm maior capacidade produtiva do que é demandado. os estoques ao longo do processo produtivo. Este estoque pode ser chamado de "estoque por tempo de segurança" (time buffer). A sincronização descrita acima é denominada na literatura sobre OPT. O tambor que representa o RRC. de acordo com as necessidades futuras (nas quantidades precisas e no momento certo) de chegada de material nos estoques protetores dos RRC.
Considere também que o RRC desta fábrica se encontra num dos ramos que alimentam esta montagem. com uma lógica de programação finita para frente. definida pelo módulo OPT.casos em que um RRC alimenta outro. O ponto de partida desta programação para trás é dado pela definição das necessidades (datas e quantidades) de chegada dos materiais nos time-buffers.as datas de entrega dos pedidos. A figura 10 mostra a lógica do drum-buffer-rope no OPT: . . que representa a sincronização entre a necessidade de chegada de materiais no estoque protetor e admissão de matérias-primas no sistema. Este trabalha com uma lógica de programação infinita. por sua vez. que leva em conta: . .a situação de ordens da fábrica. . estão amarradas com a programação dos recursos RRC. O OPT procura colocar a idéia do drum-buffer-rope em prática através de dois módulos ([COR1996]): a) módulo OPT – que programa os recursos RRC. . b) módulo SERVE – que programa os recursos não RRC. Estas datas e quantidades. aos moldes do MRP II. Considere uma fábrica que tem uma operação final de montagem.a conveniência de se reduzir a quantidade de preparações de máquina.os time buffers secundários.53 a "corda". para trás.
54 Figura 10 . para programar recursos-gargalos e não-gargalos.. respectivamente. finita para a frente (forward scheduling) e infinita para trás (backward sheduling). É um sistema que facilita a flexibilidade do sistema produtivo em . OPT combina duas lógicas de programação.Lógica do drum-buffer-rope no OPT Fonte: ([COR1996]) Dessa forma. 2.11.5 VANTAGENS OPT parece ter uma vocação especial para auxiliar as empresas na redução de seus lead-times e estoques.
OPT auxilia as empresas a focalizarem suas atenções em seus problemas. Como o OPT considera os recursos-gargalo como merecedores de especial atenção e como os gargalos em geral são poucos. centraliza a tomada de decisões. O OPT é um sistema que demanda certo nível de habilidade analítica do programador. o desempenho do sistema fica comprometido ([COR1996]). A filosofia OPT depende basicamente da identificação dos recursos-gargalo. entre outros. Isto pode não favorecer um maior comprometimento da força de trabalho com os objetivos da empresa ([COR1996]). Na verdade. já que apenas os recursos-gargalo demandam os dados precisos ([COR1996]). Se o gargalo for erradamente identificado.. 2. já que muitos fatores podem contribuir para mascarar gargalos verdadeiros. já que variações de mix podem ser avaliadas pela característica do OPT de trabalhar como simulador da passagem das ordens na fábrica ([COR1996]). o que exige extensivo treinamento e entendimento perfeito dos princípios envolvidos ([COR1996]). como lotes excessivos.55 alterar seu mix de produção. O OPT restringe a necessidade de dados com alto nível de acuidade.11. práticas tradicionais na produção. com tal.. Isto nem sempre é fácil de se fazer. O OPT pode ser usado como um simulador na fábrica. Perguntas do tipo "o que aconteceria se . o OPT trabalha com a lógica de um simulador. Isto significa que a empresa que o adota estará concordando em se tornar de certa forma dependente de um fornecedor ([COR1996]). as empresas são incentivadas a não dispersar esforços e sim concentrálos na resolução de problemas que possam comprometer o desempenho destes recursosgargalo ([COR1996])." podem ser respondidas com mais segurança com o auxílio de uma ferramenta de simulação ([COR1996]).6 LIMITAÇÕES O OPT é um sistema computadorizado que. . OPT utiliza um software "proprietário" e não barato. Resta pouca área de manobra para os operadores.
se cristalizaram na maioria das fábricas ocidentais. por muitos anos. Estas variedades refletem as diferenças entre os vários segmentos de mercado. b) redução da quantidade de preparações de máquina. do tipo de tecnologia do processo produtivo . qualidade e prazo. [COR1996] observam que: ". tamanho dos pedidos dos clientes.7 RESULTADOS ESPERADOS O OPT espera obter os seguintes resultados [COR1996]: a) otimização do processo produtivo. o que evidencia a importância da escolha do sistema de produção para a estratégia da empresa.56 O OPT requer que se mudem alguns pressupostos que. a escolha do SAP..12 CONSIDERAÇÕES FINAIS PARA ESCOLHA APLICABILIDADE DOS SISTEMAS DE PCP E A escolha pelas organizações por um dos sistemas de PCP (ou por uma combinação deles) constitui-se em uma importante decisão. e introdução de novos produtos. c) aumento da produtividade.. que são influenciados pelo sistema de manufatura. pois existe uma grande variedade de objetivos e políticas de marketing. Os diferentes segmentos de mercado vão demandar diferentes níveis de desempenho nos diferentes critérios competitivos. É importante que a empresa tenha uma visão muito clara do negócio em que está envolvida e qual é o seu foco de atuação. Um ponto que pode levantar polêmica são as novas medidas de desempenho propostas: o esforço no sentido de melhorar o desempenho do sistema nas novas medidas pode fazer com que o desempenho em medidas operacionais tradicionais (como o índice de ocupação de equipamentos) seja prejudicado ([COR1996]). Isto pode levantar resistências à sua adoção por parte de pessoas mais resistentes à mudança. variedade da linha de produtos.11. e) melhoria do nível de serviço ao cliente. que podem incluir: diferentes necessidades quanto aos tipos de produtos. freqüência de mudanças no projeto do produto. 2. 2. que deve estar de acordo com as necessidades estratégicas da organização. d) informações rápidas e precisas.
57 e dos recursos humanos que a empresa decidiu usar para competir, deve ser coerente com a estratégia global da organização e coerente uma em relação à outra." Segundo [COR1996] existem algumas variáveis que devem servir de referência ao se escolher um sistema de PCP. Estas variáveis são: variedade de produtos; complexidade dos roteiros; introdução de novos produtos; complexidade das estruturas; variabilidade dos leadtimes; nível de controle; centralização na tomada de decisões; favorecimento de melhoria contínua e simplicidade do sistema. Deve-se observar que qualquer análise em termos de adequação ou não de um sistema de PCP a um determinado sistema produtivo não deve ser feita de forma isolada ou parcial, mas sim analisado em conjunto dentro do contexto da organização. [GEL1985] sugere então que um sistema ideal seria aquele que mesclasse os três da seguinte forma: a) o OPT poderia ser utilizado para providenciar um realista programa mestre da produção, o que não é possível com o MRP II; b) o MRP II poderia ser utilizado para gerar as necessidades de materiais no horizonte de planejamento; c) o JIT poderia ser utilizado para controlar o "chão-de-fábrica" dos itens repetitivos. [BOS1988] sugere sistemas híbridos entre o MRP II e o JIT, onde o MRP II seria utilizado para planejar a produção e o JIT executaria as atividades de controle da produção. [BER1991] também sugere a utilização conjunta do MRP II com o JIT, pois ambos fornecem um gerenciamento mais eficaz do sistema de manufatura, onde o primeiro executaria um planejamento de todos os recursos da produção e o segundo agiria como um método para alcançar-se a excelência na manufatura através da eliminação contínua dos desperdícios e da redução do lead-time. Já [SPE1986] sugere a adoção de alguns elementos básicos do OPT/Teoria das Restrições como uma maneira para se aumentar o desempenho do MRP II e diminuir seus problemas com as questões referentes à capacidade. Todas as considerações acerca das vantagens e desvantagens da utilização, conjunta ou não, de alguns sistemas de PCP deve ser considerada, no entanto, o mais importante é a
58 adequação desses sistemas com fatores como: a estrutura organizacional da empresa; estratégia adotada pela empresa para conquistar o mercado a que ela pertence; fatores infra estruturais e características dos produtos produzidos pela empresa ([RAM1998]). A escolha de um determinado sistema de produção, não garante por si só, o sucesso competitivo de uma organização. Entretanto, é condição necessária para se garantir este sucesso. É necessário, então, que se conheçam todas as implicações estratégicas de suas decisões referentes ao tipo de sistema de produção e o seu modo de operação ([RAM1998]).
3 ESCALONADOR
A otimização dos processos operacionais tem se revelado um fator crítico de sucesso para as organizações, viabilizando a obtenção de ganhos de produtividade, a melhoria dos níveis de serviço e atendimento a seus clientes, assim como a contínua redução dos custos operacionais. A alocação ótima dos recursos produtivos, considerando-se as restrições monetárias, físicas e operacionais impostas pelas estruturas e processos produtivos e por um mercado globalizado e cada vez mais competitivo, representa uma constante preocupação para as organizações, quaisquer que sejam as suas áreas de atuação. Em diversas atividades de negócio, tais como a programação da alocação de pessoas, programação de OP, seqüência de atividades de manutenção, planejamento de missões de satélites ou configuração de centrais de telecomunicação, defronta-se sempre com o problema clássico de otimização: Como utilizar recursos críticos da melhor forma possível? Fazer as escolhas certas, redirecionar recursos para adaptar-se a problemas de suprimento, assim como rearranjar as seqüências de atividades pode proporcionar aumentos de produtividade, diminuição de custos, redução de perdas, otimização do ciclo operacional e agilização das entregas. Cada decisão tomada pode fazer a diferença entre o lucro e o prejuízo dentro desse universo de domínios tais como: programação, configuração, planejamento, roteamento, alocação de recursos com capacidade finita ou qualquer problema que necessite fazer uma pesquisa para encontrar a solução ótima dentre uma grande variedade de possibilidades ([RAM1998]).
3.2 ESCALONAMENTO DE OP
Na sua forma geral, pode se estabelecer que o problema da programação da produção envolve um conjunto de OP a ser processado, onde cada OP compreende um conjunto de operações a ser executado. As operações requerem máquinas e recursos humanos e materiais e devem ser executadas de acordo com alguma seqüência tecnológica viável. Os programas são severamente influenciados por uma série de fatores tais como prioridade da OP, prazos de
ferramentas. O conceito de otimização da programação está embutido no escalonador para fornecer informações não apenas para os operadores do piso. Significa agilidade.60 entrega. Segundo [RAM1998]. líderes de equipe e à área comercial. restrições quanto aos tamanhos dos lotes. otimizar o uso de todos os recursos. O programa gerado seleciona uma seqüência adequada de operações . e que é preciso responder a novas solicitações de clientes muito rapidamente. Este é o ponto crucial do método matemático de programação. a redução do ciclo de fabricação converte-se em elemento chave para alcançar a flexibilidade da empresa. precedências de operações. o escalonador garante que as pessoas certas tenham as informações necessárias para alocar máquinas. Para [RAM1998]. escalonar OP significa planejar e controlar a produção sob a ótica do ótimo aproveitamento dos recursos. e o escalonamento se encaixa de forma exata pois está baseado a otimizar o uso de recursos para a obtenção de flexibilidade lucrativa. ferramentas e materiais para as tarefas de maior prioridade todo tempo. O escalonador orienta o piso industrial. Um escalonador calcula os recursos e processos. mão de obra e máquinas para maximizar o volume de produção faturável. também os recursos tem que estar sincronizados entre si. níveis de produção. as ferramentas e os materiais. Não apenas as atividades da fábrica precisam estar sincronizadas à demanda do mercado. requerimentos de recursos e disponibilidade de recursos. determinando para cada OP a melhor maneira de empregar os operários. as máquinas. disponibilidade e capacidade de máquinas. materiais. minimizando os tempos de . no menor tempo possível ([JUN1999]). priorizada com a demanda do momento.a qual resultará na conclusão de todas as OP do conjunto. habilidade de produzir produtos acompanhando as variações da demanda que o mercado requerer. com a melhor seqüência de tarefas. [RAM1998] enfatiza que um escalonador perfeito para uma organização é a coordenação exata de todos os recursos produtivos necessários para satisfazer a demanda do mercado. Em outras palavras. Encurtar o ciclo de fabricação passa a ser um ingrediente chave para a agilidade. O programa gerado assegura que cada OP finalize da melhor maneira e com uma otimização global que considere os prazos e demais necessidades dos clientes. é aqui que a manufatura sincronizada oferece seus benefícios pois tem o objetivo de ativar otimamente os recursos com o objetivo de brindar flexibilidade e maiores resultados econômicos à companhia. restrições de custos.o roteamento do processo de produção . mas também aos planejadores.
todas as variáveis envolvidas precisam estar perfeitamente sincronizadas. f) melhoria dramática do cumprimento de prazos de entrega. e) aumentos significativos no desempenho e níveis de qualidade dos operários. de espera e de reabastecimento de materiais entre os centros de trabalho ([RAM1998]). de 25 a 50% ou mais.61 preparação. 3. Segundo [RAM1998]. a probabilidade de excesso de estoques será muito menor ([RAM1998]). com resultados de até 100% de confiabilidade. o que na verdade significa um maior aproveitamento do capital investido em equipamento e em pessoal ([RAM1998]). o ciclo produtivo deve ser minimizado e as operações sincronizadas entre si. d) altas melhorias no nível de satisfação dos clientes. a exploração correta de um escalonador poderá resultar em números. . nos seguintes dados: a) redução do ciclo de fabricação em até 85%. de modo que aumente o serviço direcionado ao cliente. com certeza é a redução nos ciclos de fabricação. É pré-requisito que para uma organização chegar nesses números. Se o ciclo de fabricação for reduzido significativamente através da sincronização dos processos e as operações surgirem por um pedido recebido ou pela reposição dos níveis de estoque previamente estabelecidos.3 RESULTADOS Como primeiro grande resultado na utilização de um escalonador adequado. b) redução dos estoques de produtos em processo. c) redução entre 80 e 90% do estoque de produtos acabados. 3. sendo este explorado de forma correta.4 CONSEQÜÊNCIA O aproveitamento do fluxo produtivo será maximizado e os produtos serão acabados de acordo com os pedidos ao estoque. Para que isso ocorra da melhor maneira possível.
conscientes de que não é um esforço a ser feito uma única vez. não massivamente. b) observa o processo. b) reconhecer que incorporar a tecnologia a uma organização deve ser uma tarefa sem fim. c) reconhecer o potencial das mudanças e novos processos que permitirão conseguir uma vantagem crescente sobre seus competidores. sem arriscar-se demasiadamente e depender da sorte. obtendo resultados dramáticos nas medidas de desempenho ou fatores de competitividade. Uma grande vantagem no uso de um escalonador é poder provar sem que seja necessário perder. sempre buscando assegurar que serão destacados os melhores recursos disponíveis às tarefas necessárias.5 OBSERVAÇÕES Uma organização que adota o uso de uma técnica de escalonamento de suas OP precisa ([RAM1998]): a) explorar o potencial da empresa. não seus componentes. disponibilidade e flexibilidade. pois [RAM1998]: a) redimensiona radicalmente os processos do negócio. Com um escalonador pode-se visualizar o processo por caminhos que não são familiares. d) baseia-se no fato de que o mercado é dinâmico. Um dos erros fundamentais que cometem um grande número de companhias a analisar qualquer tecnologia de informação (não apenas um escalonador). qualidade. nos momentos mais adequados ([RAM1998]). e sim um processo que deve ser contínuo. . e) vê o cliente de forma individual. não para automatizar as tarefas atuais. portanto imprevisível. c) busca ceder a execução da ação aos seus responsáveis. tais como: custo. que obriga a tomar decisões de mudanças após a ocorrência de imprevistos.62 3. f) evita atividades que não agregam valor ao processo. é vê-la pela ótica dos processos atuais. Para tanto é utilizada uma forma criativa de tecnologia de informação para melhorar os processos. incluindo a tomada de decisões.
É habitual usar números de sucessão. conforme figura 11: .6 VISÃO LÓGICA DO USUÁRIO A intenção é dar uma idéia do que exatamente um escalonador deve se propor a fazer. trabalho este que pode se tornar em algo extremamente complexo a ser executado por um analista de PCP por exemplo a fim de verificar qual é a seqüência de OP preferenciais que gerem um plano ótimo. Tomando como exemplo uma simples situação (em um ambiente levando em consideração um escalonamento com capacidade finita.63 3. com dois recursos e três tarefas (que podem ser consideradas como OP) cada qual com duas operações. implicando dessa forma um seqüenciamento obrigatório. Essas operações sempre são enumeradas seqüencialmente de tal forma que isto define a sua própria ordem de execução (considerando neste exemplo que cada operação seguinte poderá iniciar apenas quando a anterior estiver pronta). que no caso é a "A". As três OP a serem executadas são respectivamente A. Uma maneira pouco eficiente seria escalonar cada tarefa uma seguida da outra totalmente independente.Tempos de cada operação de cada OP Existem inúmeras maneiras de tal problema ser resolvido por um analista de produção. um número de recursos finitos). Os tempos de cada operação de cada OP são demonstrados na tabela 3: Tabela 3 . Dessa forma. a seqüência ficaria assim: a) Escalonar a primeira OP. ou seja. B e C.
conforme figura 13: Figura 13 . Trata-se de manipular as tarefas não de forma independente. que no caso é a "C".Escalonamento da OP "C" Após uma análise. conforme figura 12: Figura 12 . que no caso é a "B".64 Figura 11 . dando a possibilidade delas serem remanejadas. Sendo assim. a figura 14 mostra como ficaria este seqüenciamento: .Escalonamento da O.Escalonamento da OP "B" c) Escalonar a última OP. "A" b) Escalonar a segunda OP.P. o analista de PCP poderia perceber que existe uma forma melhor de escalonamento para o problema citado acima.
No problema acima com capacidade finita. o esforço consiste em achar a melhor solução possível que equilibra estes objetivos e pode ser obtida com computação mínima. "B". ou seja. fato que não é possível alcançar em um tempo razoável. muitos recursos e muitas OP envolvidas. O que uma organização precisa neste caso. Sendo assim. . o problema de grandes planejamentos. Primeiro. mínimo tempo de ciclo. Em problemas práticos que envolvam muitos recursos diferentes e muitas OP diferentes. O alcance desse objetivo pode se tornar um enorme problema por duas principais razões. etc. "C" eficientemente É importante a consciência de que para cada problema existem várias possíveis formas de resolução.). b) Achado: um bom escalonamento. o que é normalmente computacionalmente desafiador na busca da solução ótima. um ótimo escalonamento. o número de possíveis soluções é enorme. várias OP e um número finito de recursos. e estes estão freqüentemente em conflito. Segundo. pequeno. é sempre determinar ao invés de um bom escalonamento.65 Figura 14 . pode-se concluir que: a) Dado: um conjunto de OP e um conjunto limitado de recursos. o qual vem a ser o próprio desafio. há normalmente vários objetivos simultâneos (mínimo atraso. na prática. é uma ferramenta ou um método efetivo para gerar uma solução ótima levando em consideração os objetivos de produção.Escalonamento das OP "A". O objetivo. máxima utilização de recurso. isto é. ou seja.
os AG tenderão a convergir em soluções ótimas ou se aproximarão delas. em particular nos seres vivos. no qual apresenta o novo conceito e justifica a fácil aplicabilidade. foi que mesmo em problemas de grande porte e com espaços de pesquisa complexos. A habilidade de uma população de cromossomos (dispositivos orgânicos onde as estruturas desses seres são codificadas) para explorar o espaço de busca "em paralelo" e combinar com o melhor que tinha encontrado mediante o mecanismo de crossover (termo em inglês equivalente a recombinação ou sobrecruzamento). As características da evolução estão escritas brevemente por Davis [DAV1987] da seguinte maneira: a) a evolução é um processo que opera nos cromossomos dos seres vivos. tem algumas características que motivaram John Holland a começar uma linha de investigação na área que eventualmente se transformou no que se denomina de AG. b) os processos de seleção natural (ligação entre os cromossomos e o desempenho de suas estruturas decodificadas) provocam que aqueles cromossomos que codificam . Um importante resultado formal enfatizado por Holland. que significa geração ou produção e foi introduzido em 1905 pelo biólogo inglês Wilian Bateson para designar o ramo da biologia que estuda a hereditariedade e a variação dos organismos apresentados biologicamente. John Holland é o fundador da teoria dos algoritmos genéticos (AG). a evolução. que bem se adaptam ao problema a ser resolvido. fornecendo-se determinadas condições no âmbito do problema. Na natureza. devido a sua simples capacidade de representação (strings de bits) para representar estruturas complicadas. Holland descreveu o AG como sendo uma estrutura de controle com a qual representações e operações podem ser administradas numa determinada ordem para desenvolver strings de bits. a matemática e a estatística. a física. com a publicação do trabalho: Adaptation in Natural and Artificial Systems (1975). como a química. e mecanismos de transformações simples para melhorar tais estruturas.66 4 ALGORITMOS GENÉTICOS O termo genética é derivado do grego Gênesis. é algo intrínseco à evolução natural e é explorada pelos AG. A biologia é uma ciência multidisciplinar pois têm vínculos estreitos com várias áreas do conhecimento.
e eles representam juntos um espaço para configurações de problemas. cada espécie ganha uma certa quantidade de "conhecimento". e que podem encontrar soluções aproximadas a problemas de grande complexidade computacional mediante um processo de "evolução simulada". Algumas delas são mutações aleatórias. exceto o valor da função objetivo. d) a evolução biológica não tem memória. o qual é codificado e incorporado na nova formação de seus cromossomos. Como ocorre na evolução biológica. A nível dos genes. a evolução simulada estará desenhada para encontrar cada vez melhores cromossomos mediante uma manipulação "cega" de seus componentes. O termo "cega" se refere ao fato que o processo não tem nenhuma informação sobre o problema que está tratando de resolver. Devido ao trabalho original de Holland. podendo não ser o único mecanismo evolutivo. isto inicialmente ocorrera em forma de algoritmos que manipulavam strings binárias. c) as mutações (alterações aleatórias de genes) podem causar que os cromossomos dos filhos sejam diferentes que os dos pais e os processos de recombinações podem criar cromossomos bastante diferentes nos filhos pela combinação de material genético dos cromossomos dos pais. A produção de um novo indivíduo depende apenas de uma combinação de genes da geração que o produz. que é o intercâmbio de material genético proveniente dos cromossomos pais. Esta configuração se vê alterada pelas operações de reprodução. que vem a ser a única informação para se evoluir o "valor" de um cromossomo. Na evolução dos seres vivos. A premissa dos AG está nos números investigadores que os utilizam como metaheurística para otimização.67 estruturas com êxito se reproduzem mais freqüentemente que aqueles que não o fazem. inversões de partes do cromossomo e do sobrecruzamento. Devido em parte à seleção natural. Eles contam com habilidades natas previstas em seu material genético. porém sem dúvida um dos fatores principais . em particular com um algoritmo matemático implementado em um computador. Muitas experiências comprovam que a seleção natural é um fato incontestável. o problema que cada indivíduo encontra quotidianamente é a sua sobrevivência. o problema é buscar aquelas adaptações que beneficiam em um ambiente hostil. que são denominadas de cromossomos.
. É importante observar que as bactérias não desenvolveram individualmente resistência à penicilina. Dobrouse então a quantidade do antibiótico e observou-se que quase todas as bactérias morreram. eram descendentes das poucas bactérias que herdaram uma característica favorável à sua sobrevivência naquele meio. a probabilidade desta combinação se acrescenta quando os pais tem um nível elevado de fitness (grau de adaptação). A área biológica mais proximamente ligada aos AG é a Genética Populacional. devido a se reproduzirem com maior freqüência. Uma das principais constatações dessa evolução foi alcançada através de uma experiência realizada em laboratório. mesmo com a presença da penicilina. Esse processo se repetiu por cinco gerações e ao final da experiência. Portanto. Novamente as poucas bactérias que sobreviveram a nova dosagem passaram a se multiplicar. Nos AG mutações aleatórias provem certa variação e ocasionalmente alterações benéficas aos cromossomos. havendo.68 do processo. um processo biológico de adaptação ao meio [JUN1999]. permitindo que alguns genes aumentem a probabilidade de se mover em conjunto durante o sobrecruzamento. Com ele. e que essa nova geração sobreviveram ao meio. sendo novamente expostas à dosagens cada vez mais altas. O conceito básico da evolução genética biológica é: "quanto melhor um indivíduo se adaptar ao seu meio ambiente. Observou-se que as dez bactérias que haviam sobrevivido se reproduziram na própria placa. maior será sua chance de sobreviver e gerar descendentes". A "inversão" é um mecanismo que altera a situação dos genes nos cromossomos. as características dos pais podem ser combinadas imediatamente quando se reproduzem. portanto. Este último mecanismo é o responsável pelo intercâmbio do material genético entre os pais para ser combinado nas estruturas filhas. onde uma placa contendo cem milhões de bactérias foi posta em contato com uma dose de penicilina insuficiente para o combate total das mesmas. apresentou-se uma linhagem de bactérias resistentes a uma dose de penicilina duas mil e quinhentas vezes maior do que a inicial. utilizada na primeira cultura. A existência de sobrecruzamento governa a eficiência dos algoritmos genéticos e os destaca nitidamente dos outros tipos de metaheurística.
através da reprodução elitista. esta população é avaliada: para cada indivíduo é dada uma nota. Este processo. é gerada uma população formada por um conjunto aleatório de indivíduos que podem ser vistos como possíveis soluções do problema (pais potenciais de uma nova população). Durante o processo evolutivo. . O quadro 2 mostra um exemplo de algoritmo genético. ou índice.69 4. chamado de reprodução. podem ser coletados e armazenados para avaliação. assim como alguns dados estatísticos. eles podem ser automaticamente colocados na próxima geração. Uma porcentagem dos mais adaptados são mantidos. enquanto os outros são descartados (darwinismo). é repetido até que uma solução satisfatória seja encontrada. um AG funciona da seguinte maneira: inicialmente. Durante esse processo. os melhores indivíduos.1 COMPOSIÇÃO DE UM AG Em busca da solução ótima a problemas de otimização combinatória de grande escala. refletindo sua habilidade de adaptação a determinado ambiente (nada mais é que o valor de fitness que está relacionado com o valor da função objetivo por otimizar. Para prevenir que os melhores indivíduos não desapareçam da população pela manipulação dos operadores genéticos (cruzamento e mutação). Os membros mantidos pela seleção podem sofrer modificações em suas características fundamentais através de mutações e cruzamento ou recombinação genética gerando descendentes para a próxima geração.
a fim de manter a diversidade da população. seleção_dos_pais (P. Um método de seleção muito utilizado é o Método da Roleta. t). A maioria dos métodos de seleção são projetados para escolher preferencialmente indivíduos com maiores notas de aptidão. repita até (t = d) { t = t +1.70 Quadro 2 . embora não exclusivamente. apesar de serem computacionalmente muito simples. Neste método.t).tempo determinado para finalizar o algoritmo. a roleta é girada um determinado número de . d . t) } } onde: t . t). onde indivíduos de uma geração são escolhidos para fazer parte da próxima geração. P – população Fonte: ([CAR2000]) Estes algoritmos. avaliação (P. sobrevivem (P. inicia_população (P. t). enquanto aos de aptidão mais baixa é dada uma porção relativamente menor da roleta. mutação (P. aos indivíduos com alta aptidão é dada uma porção maior da roleta. t). através de um sorteio de roleta. recombinação (P. são bastante poderosos. Finalmente. Assim. cada indivíduo da população é representado na roleta proporcionalmente ao seu índice de aptidão. t) avaliação (P.Exemplo de Algoritmo Genético Procedimento AG { t = 0.tempo atual.
aqueles sorteados na roleta. .2 OPERADORES GENÉTICOS O princípio básico dos operadores genéticos é transformar a população através de sucessivas gerações. em termos de "cromossomos". como indivíduos que participarão da próxima geração. estendendo a busca até chegar a um resultado satisfatório. e são escolhidos. das configurações do nosso problema. Os operadores genéticos são necessários para que a população se diversifique e mantenha características de adaptação adquiridas pelas gerações anteriores. e) valores dos parâmetros que o algoritmo genético usa (tamanho da população. conforme a figura 15: Figura 15 . etc. existem cinco componentes que devem ser incluídos: a) uma representação. probabilidades associadas com a aplicação dos operadores genéticos. 4. d) operadores genéticos que permitem alterar a composição dos novos cromossomos gerados pelos pais durante a reprodução. c) uma função de evolução que permite ordenar os cromossomos de acordo com a função objetivo.71 vezes. dependendo do tamanho da população.Indivíduos de uma população e a sua correspondente roleta de seleção Fonte: ([CAR2000]) Independentemente de como possa ser sofisticado o projeto de um AG. b) uma maneira de criar as configurações da população inicial.).
As informações anteriores a este ponto em um dos pais são ligadas às informações posteriores à este ponto no outro pai.Exemplo de mutação Fonte: ([CAR2000]) O cruzamento é o operador responsável pela recombinação de características dos pais durante a reprodução. Este operador pode. através de um parâmetro global. qual a probabilidade de cada variável ser trocada entre os pais. além de contornar o problema de mínimos locais. altera-se levemente a direção da busca. Desta forma. que deve ser maior que a taxa de mutação. geralmente se utiliza uma taxa de mutação pequena. b) multi-pontos: é uma generalização desta idéia de troca de material genético através de pontos. A figura 16 mostra um exemplo de mutação: Figura 16 . c) uniforme: não utiliza pontos de cruzamento.72 O operador de mutação é necessário para a introdução e manutenção da diversidade genética da população. partindo do princípio que: . ser utilizado de várias maneiras. a mutação assegura que a probabilidade de se chegar a qualquer ponto do espaço de busca nunca será zero. Ele é considerado o operador genético predominante. permitindo que as próximas gerações herdem essas características. pois com este mecanismo. fornecendo assim. A figura 17 mostra um exemplo de Crossover de um ponto. alterando arbitrariamente um ou mais componentes de uma estrutura escolhida. as mais utilizadas são: a) um-ponto: um ponto de cruzamento é escolhido e a partir deste ponto as informações genéticas dos pais serão trocadas. mas determina. por isso é aplicado com probabilidade dada pela taxa de crossover Pc. pois é um operador genético secundário. ainda. O operador de mutação é aplicado aos indivíduos com uma probabilidade dada pela taxa de mutação Pm. onde muitos pontos de cruzamento podem ser utilizados. meios para introdução de novos elementos na população.
uma baixa taxa de mutação previne que uma dada posição fique estagnada em um valor. são necessários maiores recursos computacionais. b) Taxa de Cruzamento .o tamanho da população afeta o desempenho global e a eficiência dos AG. c) (c) são recombinadas as características. gerando dois novos indivíduos. Com uma população pequena o desempenho pode cair. mas com valores muito altos pode ocorrer perda de estruturas de alta aptidão. além de possibilitar que se chegue em qualquer ponto . Uma grande população geralmente fornece uma cobertura representativa do domínio do problema.3 PARÂMETROS GENÉTICOS É importante também. analisar de que maneira alguns parâmetros influem no comportamento dos AG. mais rapidamente novas estruturas serão introduzidas na população. para se trabalhar com grandes populações. As conseqüências são: com um valor alto. c) Taxa de Mutação .73 a) (a) dois indivíduos são escolhidos. ou que o algoritmo trabalhe por um período de tempo muito maior. além de prevenir convergências prematuras para soluções locais ao invés de globais.quanto maior for esta taxa. o algoritmo pode tornar-se muito lento. Figura 17 . Com um valor baixo.Exemplo de Crossover de um ponto Fonte: ([CAR2000]) 4. a maior parte da população será substituída. pois deste modo a população fornece uma pequena cobertura do espaço de busca do problema. No entanto. para que se possa estabelecê-los conforme as necessidades do problema e dos recursos disponíveis ([CAR2000]): a) Tamanho da População . b) (b) um ponto (4) de crossover é escolhido.
4 A POPULAÇÃO INICIAL A utilização do algoritmo genético na resolução de um determinado problema depende fortemente da realização de dois importantes passos iniciais ([JUN1999]): a) encontrar uma forma adequada de se representar soluções possíveis do problema em forma de cromossomo. é um bom teste para saber como está funcionando a implementação do AG. Se estes valores foram utilizados sem alteração como medidas do valor de fitness na fase de reprodução.000 a um que é muito mau. Embora pareça estranho.5 EVOLUÇÃO DO NÍVEL DE FITNESS A função utilizada para vencer os valores de fitness dos membros da população deve ser tal que dê como resultado uma boa discriminação. d) Intervalo de Geração . no contexto do problema. A normalização deve ser empenhada na importância das melhoras sem estragar todo material genético relevante presente nesta população. Este é o motivo pelo qual muitas implementações de AG usam certo tipo de processo de "normatização". 4. .74 do espaço de busca. A população inicial de um AG pode ser criada de diferentes maneiras. seria necessário muito tempo para que os descendentes do primeiro indivíduo influam mais do que os do pior indivíduo. no seguinte sentido: suponhamos que os resultados da solução de uma função objetivo atinjam um valor de 1. As conseqüências são as mesmas da taxa de cruzamento. 4. Com uma taxa muito alta a busca se torna essencialmente aleatória.controla a porcentagem da população que será substituída durante a próxima geração.020 a um indivíduo muito bom enquanto que da um valor de 1. Fazer evoluir uma população que já foi gerada aleatoriamente até chegar a ter uma bem adaptada (com configurações satisfatórias que são soluções aproximadas do problema de otimização). ao enfrentar-se com um problema novo pode-se aprender muito inicializando esta população de maneira aleatória. b) determinar uma função de avaliação que forneça uma medida do valor (da importância) de cada cromossomo gerado.
este exerça influência sobre os outros e a população convirja para ele. . é substituído garantindo assim que ao término da simulação o melhor indivíduo encontrado estará na memória apesar de não estar presente necessariamente na população final. é realizado um teste para comparar esse valor com o fitness associado ao melhor indivíduo criado durante todo o processo evolutivo. é muito possível que a busca se concentre naquela região de espaço de configurações cercada à ela. Uma maneira de ajustar dinamicamente o valor da penalização é incorporar o conceito de "oscilação estratégica". Se o fitness é superior ao do melhor encontrado até esse momento.75 Se a normalização está influenciada muito fortemente pelo melhor indivíduo. independentemente busca os melhores indivíduos. A convergência do processo evolutivo em um indivíduo particular é geralmente usada como um critério de finalização do AG. Por outro lado. pode-se ter uma busca que é demasiada lenta. a qual quantifica a violação das restrições. perdendo assim parte das vantagens do paralelismo intrínseco dos AG. A forma mais direta é assumir que tem sido encontrada uma medida de indivíduos não possíveis. se diversifiquem e se reproduzam. se não tem certa precisão para as melhores soluções. Isto pode ocorrer porque os caminhos para melhores indivíduos possíveis requerem a produção de outros indivíduos possíveis requerem a produção de outros indivíduos não possíveis como passos intermediários e os valores de penalização tornam impossíveis que estas estruturas intermediárias se façam presentes na população. criando decodificadores da representação que evitem gerar indivíduos não possíveis. pode ocorrer então que quando se encontre um indivíduo válido. A satisfação destas restrições podem ser levadas a cabo e impor penalidades em indivíduos que as violam.penalização * medida impossibilidade Supondo que o melhor indivíduo tenha o maior valor. levar em conta as restrições do problema. É muito importante ao projetar uma função de evolução. que foi originalmente concebido como uma maneira de introduzir diversificação na busca tabu. Se o valor da penalização é alto e o domínio do problema é tal que é provável a produção de indivíduos não válidos. Uma função de evolução que incorpora um término de penalização tem a seguinte forma: Fitness = valor objetivo normalizado . Uma vez avaliado o fitness de um indivíduo.
refletindo as alterações do programa.1 DIAGRAMA DE CONTEXTO O protótipo do presente trabalho foi feito em forma de estágio supervisionado e incorporado a um sistema já existente na empresa com o nome de Sapiens. um fluxograma estruturado é um diagrama que mostra a ordem das operações em um algoritmo. antes que se escreva o programa em uma linguagem qualquer.Diagrama de Contexto Empresa Usuario Comercial Filial Pedido Origem Estagio Familia Sistema Escalonador Produto Operacao Usuario Producao Roteiro Necessidade Producao OP Relatorio de OP Escalonadas 5.2 FLUXOGRAMA ESTRUTURADO Enquanto que a lógica de programação refere-se à ordem na qual o computador executa as instruções do programa (diferente da ordem física na qual aparecem na listagemfonte). Na figura 18 é mostrado o diagrama de contexto da estrutura do Sapiens em conjunto com o escalonador: Figura 18 .76 5 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO 5. um fluxograma estruturado poderá ser utilizado no projeto da parte lógica da solução de um problema. Se o fluxograma for mantido atualizado. terá utilidade na documentação do programa ([NEW1985]). Deste modo. .
21.Símbolos-padrão de Fluxograma Fonte: ([NEW1985]) Com base nesses símbolos.77 A figura 19 contém os símbolos-padrão de fluxograma conforme [NEW1985]: Figura 19 . levando em consideração os dados a serem lidos das tabelas e atributos do sistema Sapiens que são relatados em Anexo 1: . 22 e 23 o fluxograma estruturado do estágio supervisionado. é demonstrado nas figuras 20.
Fluxograma estruturado Geral Inicio Cadastrar Empresa Roteiro Cadastrar Filial Cadastrar Pedido Cadastrar Origem Calcular Necessidades Producao Cadastrar Estagio Gerar OP Cadastrar Familia Escalonar OP Cadastrar Produto Fim Cadastrar Operacao .78 Figura 20 .
79 Figura 21 .Fluxograma do Roteiro Roteiro Cadastrar Roteiro Ligar Estagio Operacao Repetir ? Sim Nao Ligar ao Produto Fim Roteiro .
80 Figura 22 .Fluxograma da Operação Operacao Ligar Operacao ao Estagio/Roteiro Repetir ? Sim Nao Fim Operacao .
Tamanho da Populacao.Fluxograma do Escalonador Escalonador Definir Constituicao do Cromossomo. Probabilidade Crossover.81 Figura 23 . Probabilidade Mutacao Criar Populacao Inicial de Cromossomos Avaliar Populacao de Cromossomos com Funcao de Avaliacao (Avaliacao) Selecionar Individuos que produzirao descendentes para próxima geracao (Selecao) Gerar descendentes através da aplicacao dos Operadores Genéticos (Reproducao) Critério de Parada Satisfeito? Nao Sim Gerar Grafico de Gantt Fim Escalonador . Numero maximo de Geracoes.
A factibilidade não seria assegurada se os cromossomas se mantivessem na forma desindexada.82 5. A ordem das operações é naturalmente a ordem dos genes.3. o que penalizaria gravemente o desempenho. onde. Um motivo para tanto. O CROMOSSOMO E O GENE No protótipo a desenvolver. Um gene é cada uma das operações (identificadas por um código) a executar no cromossomo (recurso) a que pertencem. As deslocações podem ser encaradas como saltos. Após ter recuperado esses dados. O indivíduo é uma solução. é a preocupação de poupar ao máximo esforço computacional. chegou-se ao ponto de definir todos os detalhes necessários para utilização de uma técnica de Inteligência Artificial. o aparecimento de operações repetidas.3.3. Para saber o tempo final de cada indivíduo. deixa de ser considerada. para evitar isto. pois isso poderia provocar nas fases de cruzamento e mutação. representa o número de deslocações para a direita necessárias para posicionar o gene na sua posição real. durante as operações referidas.1. 5. é necessário desindexar os cromossomos do indivíduo. teriam de ser implementados artifícios que restringissem as operações de cruzamento e mutação. Na forma indexada.1 SOBRE A ESTRUTURA DE DADOS 5.1 O INDIVÍDUO.3 ALGORITMO DA IMPLEMENTAÇÃO O primeiro procedimento é utilizando a linguagem SQL para fazer um acesso ao banco de dados (local onde fisicamente estão armazenados todos os dados) recuperando todas as OP a serem escalonadas. um conjunto de recursos que executam as operações. ou seja. definiu-se que um cromossomo representa uma seqüência de operações executadas em um recurso. consideramos que as posições dos genes dentro do fragmento se relacionam com as operações da seguinte forma: o valor do gene nesta forma. 5. A necessidade do formato indexado reside na garantia da factibilidade de todos os indivíduos (exceto no caso de provocarem deadlocks). já que uma posição ocupada. quando sujeitos às operações de manipulação genética. restabelecendo as posições corretas das operações.1.2 FORMA INDEXADA E FORMA DESINDEXADA Definiu-se que os indivíduos são guardados em duas formas diferentes: indexada e desindexada. . no caso deste trabalho AG.
porque valoriza ao extremo os factíveis. estabelecer uma hierarquia entre os não factíveis. ou seja. Após isso. começa por desindexar todos os indivíduos e calcular os tempos de finalização de cada um deles. mantendo a hierarquia dos indivíduos. servindo apenas para. Para estes indivíduos não factíveis. quanto menor o tempo de finalização para execução de todas as operações nas diversas máquinas. relativamente ao valor dos factíveis. No nosso caso. aumenta o valor do desempenho dos piores e diminui o dos .83 5. desprezando o material genético dos não factíveis. Assim. viu-se a necessidade de criar dois tipos de indivíduos: os factíveis (que obedecem as restrições tecnológicas e consequentemente podem ser executados) e os não factíveis (onde o sequenciamento não é possível segundo as restrições impostas). de algum modo. o melhor fitness corresponde ao tempo resultante da soma de todos os tempos das operações a dividir pelo número de máquinas (tempo mínimo possível) e o pior fitness foi considerado como sendo o correspondente ao tempo resultante da soma de todos os tempos das operações (tempo máximo possível). mas sempre com o cuidado de garantir que o desempenho de todos estes indivíduos não factíveis está abaixo do pior factível.3. em que demora algum tempo até o sistema começar a encontrar soluções factíveis. já que estes não podem ser totalmente desperdiçados por possuírem eventualmente um material genético interessante e principalmente quando um indivíduo apresentar um deadlock muito cedo. optou-se por uma função de avaliação (fitness) baseada no fator tempo. Isto se dá porque as vezes.3 FUNÇÃO DE FITNESS A avaliação do desempenho de um indivíduo prende-se com a qualidade do sequenciamento das operações por ele representado. Esta função por sua vez. ou seja. o valor de desempenho dos não factíveis é muito pequeno. situações em que os valores de fitness dos indivíduos factíveis e os dos não factíveis não estão na mesma escala. encobrindo uma solução ótima (o que normalmente acontece no arranque de problemas difíceis). ou seja. médio e máximo do fitness da população.1. Esta situação não é desejável. decidiu-se atribuir um grau de não factibilidade. Viu-se também a necessidade de criar um escalamento da função fitness. mesmo desprezável. Esta operação realiza uma interpolação baseada nos valores mínimo. A partir daqui houve a pergunta: Como definir quem é o melhor indivíduo e quem é o pior? Partiu-se do princípio que o fitness ideal (máximo) e o pior como sendo os limites extremos. melhor é o desempenho e vice versa. resultando valores na mesma escala.
. if ((aux[i] < 0) or (aux[i] >= fitness_ideal)) then begin nao_da := True. fit_max := 0. O quadro 3 mostra como foi implementado a operação de escalamento da função fitness: Quadro 3 . end.fit_med.Escalamento da função fitness Procedure escala_fitness. fit_min := 50000. Var i : Integer. nao_da : Boolean. if not(nao_da) then for i := 0 to (n_indiv .1) do fitness_pop[i] := aux[i]. b := fit_med * (fit_max . if (fit_min > ((c_multi * fit_med . a. end. embora se mantenha a hierarquia. end else begin dif := fit_med . nao_da := False. dif : Double aux : PAStrDouble.0001) then aux[i] := 0.sizeof(Dlouble))). a := (c_multi . o material genético dos piores pode "competir " com o dos melhores.c_multi * fit_med) / dif. if (fitness_pop[i] > fit_max) then fit_max := fitness_pop[i].0. begin i := 0. if (fitness_pop[i] < fit_min) then fit_min := fitness_pop[i]. fit_med := fit_med / n_indiv.fit_max) / (c_multi . end. Deste modo. b := -fit_min * fit_med / dif.0.0. end.1))) then begin dif := fit_max .84 melhores. FreeTab (@aux). fit_med := fit_med + fitness_pop[i].1) * fit_med / dif.fit_min. a := fit_med / dif. b.0. if (aux[i] < 0. fit_med := 0. aux := PAStrDouble (calloc(n_indiv. { Calculo do novo fitness para cada indivíduo } for i := 0 to (n_indiv – 1) do begin aux[i] := a * fitness_pop[i] + b.
f) inversão: também podem acontecer de duas formas: a primeira forma consiste em inverter um número de genes aleatório.3. b) elitismo: é escolhido uma fatia da população. assim como também em todos os genes de um cromossomo. porque permite a reutilização de material genético com uma grande desvantagem de fitness à partida. Consiste numa percentagem sobre o número de indivíduos da população. em que a probabilidade de cruzamento é testada indivíduo a indivíduo. onde a probabilidade de mutação é testada cromossomo a cromossomo. Poderá consistir um processo genético útil. em que a probabilidade de cruzamento é testada indivíduo a indivíduo. Para tanto. originando uma fasquia de fitness. mas contendo os indivíduos com pior desempenho. em que a probabilidade de cruzamento é testada máquina a máquina. e passa-a à geração seguinte sem que seja sujeita às probabilidades da roleta. quando a percentagem de elitismo é muito alta.4 OPERADORES Tentou-se cobrir um leque diversificado de operadores sobre a população. c) seletividade: é um operador sobre a população que também escolhe uma fatia da população. pois são poucos os indivíduos que não são substituídos pela elite. o que pode tornar a população bastante vulnerável a alterações na seqüência dos operadores.1. no mesmo indivíduo. entre indivíduos diferentes. testando a probabilidade de inversão . quando usada com valores baixos. d) cruzamento: pode acontecer de 3 formas possíveis: entre máquinas diferentes. o efeito causado é desastroso. e) mutação: pode acontecer em um número de genes aleatórios. com um número aleatório de máquinas. contendo os indivíduos com melhor desempenho e passá-los à geração seguinte sem que seja sujeita às probabilidades da roleta. tem resultados catastróficos óbvios para o desempenho da população no sua totalidade. e com todas as máquinas. No entanto.85 5. entre indivíduos diferentes. É um processo genético útil. implementou-se os seguintes operadores: a) reprodução: associada a roleta de probabilidade. porque por vezes é muito difícil a convergência para a melhor solução. Quando utilizada com valores de percentagem elevados. em que a probabilidade de mutação é testada cromossomo a cromossomo.
{ número de genes a mutar } allien : Integer. em que a probabilidade de inversão é testada indivíduo a indivíduo. end. j. n_allien. end.sizeof(integer))). { posição do gene a mutar } sorte. end.2) do aux_mutados[m] := 0.1) + 1.1) do begin for m := 0 to (n_job . .1). FreeTab (@aux_mutados). m : Integer. aux_mutados[pos] := 1.1) do begin pos := random(n_job . O quadro 4 mostra como foi implementado o operador mutação: Quadro 4 .2) then pos := 0. de um número de cromossomos aleatório. k. { mutação máquina a máquina (operações aleatórias) } Var i. { novo gene (gene resultante da mutação) } aux_mutados : PAStrInteger. for i := 0 to (n_indiv .86 cromossomo a cromossomo. pop[i][j][pos] := allien. enquanto a segunda forma da inversão realiza-se sobre um número de genes aleatório. allien := random(n_job). for k := 0 to (n_allien . while (aux_mutados[pos] <> 0) do if (pos = n_job . pos. { array com as máquinas já cruzadas } begin { array auxiliar que contem os genes da máquina já mutados } aux_mutados := PAStrInteger (calloc(n_job 1. if ((sorte <= Prob_Mutacao) and (sorte <> 0)) then begin n_allien := random(n_job . end.1) do for j := 0 to (n_maq .Implementação do operador mutação Procedure mutacao1. sorte := random(101). else inc(pos).
s . s.s . foi utilizada uma técnica de programação tradicional para fazer este trabalho. não há intervenção do usuário quanto a que restrições o programa de escalonamento deverá dar maior .Implementação do operador Inversão procedure inversao1. i. end.1] := avesso. begin for i := 0 to (n_indiv .1]. if ((sorte <= Prob_Inversao) and (sorte <> 0)) then {se ha inversao} begin corte2 := random(n_job).corte1) <> 1) then for s := 0 to (((corte2 . pop[i][m][corte2 . z : Integer.87 No quadro 5 é demostrado como foi implementado o operador inversão: Quadro 5 . end. corte2. avesso : Char.corte1) / 2) 1) do begin avesso := pop[i][m][corte1 + s]. Como o tempo disponível não foi o suficiente para o término das implementações do AG para escalonamento das tarefas a serem executadas. corte1 := corte2. end. if ((corte2 .1) do begin sorte := random(101). pop[i][m][corte1 + s] := pop[i][m][corte2 . if (corte1 >= corte2) then begin s := corte1. Além disso. porém. { inversão máquina a máquina (no de operações aleatórios) } var sorte. while (corte1 = corte2) do corte2 := random(n_job). m. corte1 := random(n_job). maq_inv.1) for m := 0 to (n_maq . end. esta técnica utilizada apresenta algumas limitações sérias para se chegar em uma solução ótima na maioria dos casos (fato que direciona para a utilização de uma técnica de Inteligência Artificial). corte2 := s. end. corte1.
88 importância. o algoritmo montado vai a procura de espaços ociosos nos recursos para alocar a operação da OP. Na figura 24 é demostrado um relatório com as OP antes do escalonamento ser executado. prioridade da OP e seqüência de execução das operações nos determinados recursos. A partir disso.Relatório de OP antes de escalonadas Na figura 25 é demostrado um relatório com essas mesmas OP após o escalonamento ser executado: . onde as datas e horas aparecem zeradas: Figura 24 . Pois ele parte das informações recuperadas do banco de dados já ordenadas pela data de entrega do pedido. Essas limitações baseiam-se em não haver uma explosão de combinações para achar a melhor solução possível.
para o qual foi utilizado o componente Tchart do ambiente de programação Delphi. conforme é demonstrado na figura 26: .Relatório de OP após escalonadas Consegue-se notar que o problema acima solucionado. onde conseguiu-se atingir um escalonamento de boa qualidade conforme ilustrado na página 64. no qual esse componente possui uma série específica para demonstração de gráficos de tarefas seqüenciais como no caso deste trabalho.89 Figura 25 . corresponde aos mesmos horários apresentados no capítulo 3. porém. O resultado final desse escalonamento é mostrado em um gráfico de Gantt. não de ótima como foi demostrado na página 65. na página 63.
o eixo x corresponde a todos os recursos. Cada retângulo no gráfico corresponde a uma operação e cada cor identifica que é uma OP diferente. . basta ele clicar no botão "Processar" e as respectivas entidades com seus atributos serão atualizados na base de dados fixando assim as datas e horas de início de todas as tarefas da empresa.Demostração de OP escalonadas no gráfico de Gantt Quando o usuário entrar nessa tela. assim como também. basta ele clicar no botão "Gerar Gantt" e o escalonamento é efetuado e a tela é montada com todas as OP e suas respectivas operações são sequenciadas.90 Figura 26 . No gráfico. se o usuário optar por confirmar o escalonamento que acabou de ser feito. enquanto que o eixo y é a régua com os horários a serem efetuados as operações nos recursos.
variação de operadores ou a combinação de todas estas situações. O uso de uma ferramenta como o escalonador. Um trabalho usando a técnica AG exige provavelmente mais tempo gasto em estudos de comportamentos. devido a uma quantidade de informações que são utilizadas no planejamento da produção de seus produtos. que nos permite visualizar na tela o desempenho do modelo desenvolvido. daí a importância do estudo detalhado das técnicas de produção existentes. com um custo baixo e com grande eficiência. A simulação atualmente dispõe-se da animação. pois deles depende o resultado final do sistema. evolução das populações. testes. recolha de resultados. fornecendo informações que não obteríamos com nenhuma outra técnica de análise (seja ela estatística ou analítica). o . do que a sua própria implementação. com certeza. causando assim um problema para o setor de PCP. pelo menos é a mais importante ferramenta de análise de sistemas produtivos complexos. Sendo assim. composição de indivíduos.1 CONCLUSÕES Normalmente as empresas enfrentam diariamente dificuldades na programação de sua produção. cromossomos e genes. ou pelo menos minimizá-los. Uma organização que deseja contar com um escalonador. que se não é a única. Segundo [RAM1998]. Este é.91 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 6. implica em um aumento de responsabilidade das fontes de informação sobre as quais o sistema fará suas projeções e programações. assim como também programar as suas atividades da melhor forma para atingir um nível de eficiência aceitável dentro dos recursos disponíveis e desta forma conseguir atender aos pedidos em suas respectivas datas de entrega. o motivo da não possibilidade de conclusão de todos os objetivos previamente traçados (por exemplo. precisa estar seguro que possui em mãos uma ferramenta eficiente e confiável. Com o desenvolvimento das tecnologias computacionais. A confiabilidade destes indicadores é importante e seus responsáveis precisam estar conscientes disso e envolvidos no processo. é importante que a organização tenha a ajuda de um sistema de planejamento para auxiliar o setor de PCP a não cometer erros de programação. a grande vantagem da simulação é que permite simular o desempenho de um sistema produtivo antes de implementá-lo. surge a simulação.
6. No entanto. Enfim. onde quem desenvolve algo nesse sentido e consegue atingir os objetivos. seja realizado o estudo de outras técnicas para escalonamento das OP. até porque. agrupando todos os produtos por família. exige muito estudo e teste como qualquer técnica de programação que se venha a utilizar. sabe-se que através da técnica de Inteligência Artificial AG. a utilização de AG é talvez apenas uma maneira possível e eficaz de fazer este escalonamento se tornar uma realidade.92 escalonamento sendo feito totalmente via AG). para dessa forma reduzir o tempo de preparação de um recurso. guarda isso a "sete chaves".3 SUGESTÕES Sugere-se que. Isto porque utilizando uma técnica de programação tradicional. Partia-se do princípio de que AG fosse uma técnica que traria maior facilidade na implementação de um escalonador para sequenciamento das tarefas. chegouse a conclusão de que é uma maneira possível para chegar aos objetivos de um escalonador.2 DIFICULDADES ENCONTRADAS A principal dificuldade está relacionada com a não distribuição de conhecimentos na área da programação da produção no que tange a técnicas utilizadas para atingir o sucesso dessa magnífica arma competitiva. mas na verdade. onde agora tem-se a absoluta certeza que se tratando de um problema dessa complexidade. tentar diminuir o tempo de ociosidade de um recurso. já foi possível ver horizontes claros de onde deseja-se chegar. assim como também. poderíamos dizer que é na melhor das hipóteses. já que na verdade. . por exemplo. além da continuidade do desenvolvimento da implementação do AG. mesmo que não totalmente concluído. 6. é necessário um estudo de anos e não simplesmente de meses. extremamente complicado. é possível criar um escalonador para programação da produção.
o MER físico e o Dicionário de Dados do Sistema Sapiens. .93 ANEXO 1 Este anexo contém o MER lógico.
Just in time. julho / setembro. n. NETO. Henrique L. p. Algoritmos Genéticos. [GEL1985] GELDERS. Engineering Costs and Production Economics. n.. São Paulo : Atlas S. Lawrence. vol. v. David E..210-209.11. W.. n.9. L.20.. Genetic algorithms and simulated Annealing. November. optimization. 23. v.29. J.N. G.9. GIETZ. 1987.A. p. Using MRP System to implement JIT in continuos improvement effort.. GIANESI. MRP II e OPT. Capacity Planning in MRP. São Paulo. 2000. J. André Ponce de Leon F. Rio de Janeiro : Campus. 1990. 1991.html.1989. J. September 1988. Industrial Enginnering. [BOS1988] BOSE.usp. Endereço Eletrônico: http://www. and machine learning.F. . [GOL1989] GOLDBERG. [DAV1987] DAVIS. [GUP1990] GUPTA.icmsc.49-64. [CAR2000] CARVALHO.sc. Massachusets-USA : Addison Wesley publishers Company. N. F. de. 1989. L. A.p. [COR1996] CORRÊA. [BER1991] BERMUDES.br/~andre/gene1.. Implementing JIT with MRPII creates hybrid manufacturing enviroment.. Guia do programador em SQL. Considerações críticas sobre a evolução das filosofias de administração de produção: do just in case ao just in time.. Cambridge-Massachusetts : Morgan Kaufmann. Industrial Enginnering.3. FENSTERSEIFER. 1985. & WASSENHOVE. JIT and OPT: a critique. vol. U. Genetic algorithms in search. Irineu G.104 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [ANT1989] ANTUNES.49-53. 1996... RAO..
Using "the goal" in an MRP system.. [RUS1995] RUSSOMANO. p. Blumenau : Monografia apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Nível de Especialização em Administração Industrial. Harvard Business Review p. Blumenau. UFSC. Rio de Janeiro : SENAI/CETIQT.html. 1969. A manufatura sincronizada como solução para maior competitividade.105 [HEI1994] HEIN. Planejamento e controle da produção. [RES1992] REZENDE. Manufacturing-missing link in corporate strategy.. [NEW1985] NEWCOMER. [RAM1998] RAMOS. July-August.FURB. Nelson. May-June. PCP básico na indústria têxtil. 136-145. Dissertação de Mestrado. Universidade Regional de Blumenau. 1995.eps. Universidade Federal de Santa Catarina. Eduardo Augusto.55-59. São Paulo. [SKI1969] SKINNER. Maria Lúcia Alencar de. 1998. Otimização global determinística – um algoritmo.br/teses99/mazzucco/index. 1985. Harvard Business Review. [VOL1998] VOLKMANN. Lawrence R. W.. Aureo Nereu. M.. Victor Henrique. São Paulo : Pioneira. 1986. Cobol Estruturado. 1989. Endereço Eletrônico: http://www. 1994. 1998. Uma abordagem híbrida do problema da programação da produção através dos algoritmos simulated annealing e genético. TCC (Bacharelado em Ciências da Computação) Centro de Ciências Exatas e Naturais. T. Florianópolis. Just in time : uma estratégia avançada de produção. Um protótipo para auxiliar a programação de produção para indústrias têxteis.ufsc. R. 1999. [JUN1999] JUNIOR. São Paulo : McGraw-Hill. 1992. [SPE1986] SPENCER. .S. [LUB1989] LUBBEN. José Mazzucco. promovido pela Universidade Regional de Blumenau .
77-91. 1969..106 [WHE1984] WHEELWRIGHT. 5. . Manufacturing strategy: defining the link. C. p. Management Journal vol. S.