APS – Sequenciamento de ordens e carga máquina

O presente artigo tem o propósito de apresentar estratégias eficazes para otimizar o tempo de produção e ilustrar, com exemplos práticos, como o sequenciamento de ordens de produção e carga máquina influenciam no desempenho final.

Palavra-chave: produção, sequenciamento, ordem, máquina, recurso.

O que é o APS?

A sigla APS, significa Advanced Planning Scheduling, ou seja, um sistema avançado de sequenciamento de ordens de produção.

Qual o objetivo do APS?

O APS tem como objetivo sequenciar cada operação de forma a otimizar o tempo de produção e minimizar o tempo de espera dos recursos envolvidos no processo, ou seja, maximizar o uso dos recursos de tal forma que se consiga atender os prazos de entregas no menor tempo possível.

Roteiro da Produção

O APS depende das informações básicas de cada item a ser fabricado, e uma delas é a sequência de operações demandada por cada Produto ou Semi-acabado.

É o que chamamos de ROTEIRO DA PRODUÇÃO, no qual são definidas as operações que serão realizadas para a fabricação de um determinado item, onde cada operação requer basicamente as seguintes informações:

• Tempo de operação.
• Tempo de preparação.
• Recurso a ser alocado.

Na realidade, os recursos ou máquinas são agrupados por tipo, ou melhor, pelo tipo de operação que os mesmos realizam, por exemplo: torno, furadeira, injeção de plástico, fundição, etc.

Para cada tipo, existem N recursos que podem ser utilizados pelo APS e pelo Carga Máquina.

A definição dos tempos de cada operação requer um processo de Cronoanálise bastante preciso, caso contrário, o resultado ficará muito distante da realidade, incorrendo num planejamento bastante impreciso.

Por outro lado, a precisão dos tempos está muito relacionada com o nível de estabilidade dos processos, quanto mais estável, mais preciso tende a ser os tempos especificados para cada operação.

Disponibilidade dos Recursos e Calendário

Cada recurso também deve estar associado a um Calendário ou Turnos onde o mesmo estará disponível para ser alocado, item este considerado fundamental no processo de alocação do APS quando do sequenciamento das operações de cada ordem.

O calendário é que determina a disponibilidade de cada recurso para uso produtivo, sendo que pode se ampliar ou reduzir turnos para um determinado setor produtivo, com isso, aumenta ou reduz os tempos disponíveis de cada recurso dentro do setor.

Um determinado recurso pode ter seu tempo reduzido por um determinado tempo ou período, por exemplo, em caso de manutenção programada.

O que o sequenciamento envolve?

Primeiramente partimos da premissa de que cada Ordem de Produção implica em realizar uma ou mais operações, cada operação requer um determinado recurso, sendo que o recurso pode ser por exemplo um torno CNC, uma furadeira, uma injetora de plástico, ou mesmo uma linha de produção.

Sequenciar ordens significa sequenciar as operações de cada Ordem de Produção da melhor forma, de maneira que o tempo total de produção seja o menor possível.

Lembre-se que é comum termos menos recursos do que o necessário para executar um plano de produção, ou seja, para um determinado recurso podem haver várias ordens concorrendo pelo mesmo recurso ao mesmo tempo, ou seja, alguns deles terão que esperar.

Outro ponto é que os recursos são limitados, e cada recurso tem um custo hora, ou seja, otimizar o uso dos recursos é minimamente uma ação estratégica de uma fábrica, que tem impactos em produtividade, custos, e prazos de entrega.

Técnicas de Sequenciamento de Ordens (scheduling)

Partimos de um plano mestre de produção, composto de vários itens a serem produzidos, incluindo produtos acabados e semiacabados.

De um lado, temos um conjunto de itens a serem fabricados para um determinado período, e de outro, temos recursos limitados de produção, ou melhor, máquinas e mão de obra que serão os executores do processo de fabricação dos itens do plano.

A pergunta que não quer calar:  Por onde começar? Qual a sequência ótima das Ordens para entrada em cada tipo de recurso?

Para esta tarefa existem algoritmos sofisticados de ordenação das ordens a serem alocadas em cada recurso, a saber:

• PEPS – Ordena pela data de chegada ou data do Pedido.
• MTP – Ordena pelo menor tempo de processamento.
• MDE – Ordena pela menor Data de Entrega ou Data mais próxima.
• IPI – Ordena pelo índice de prioridade que pode ter diversos critérios.

O principal objetivo é tentar atender os prazos de entrega de todas as Ordens no menor tempo possível, sendo que para atingir tal objetivo existe uma sequência ótima que pode ser conseguida por um dos algoritmos disponibilizado pelo APS, e para tanto, um dos objetivos secundários é minimizar o tempo de Espera das Ordens.

O que ocorre é que num determinado instante, uma Ordem terá que passar por uma operação num determinado recurso e pode ser que este recurso esteja ocupado processando uma outra ordem.

Este tempo que uma Ordem fica parada esperando por uma operação é o que chamamos de TEMPO DE ESPERA, quanto menor forem estes tempos de espera, mais otimizado será o uso dos recursos, e teoricamente, menor será o tempo total para terminar o plano de produção, o que não quer dizer que não haja atrasos em algumas ordens de produção.

No caso, um dos algoritmos mais utilizados para reduzir os tempos de espera é o MTP, o qual adota como prioridade colocar as ordens com menor tempo de processamento primeiro, ou seja, tende a ir liberando as ordens com menor tempo de processamento primeiro, pois se no caso, fosse colocada uma ordem com tempo longo de processamento primeiro, o recurso ficaria alocado, segurando várias outras ordens com tempo de processamento bem menor.

Um recurso que pode ser conjugado com estes algoritmos é o uso de uma prioridade maior para uma determinada ordem de produção, com isso, a ordem passa na frente das outras em cada fila de entrada em determinado recurso produtivo.

Ancoragem do Sequenciamento

O sequenciamento pode ter 3 tipos de ancoragem dependendo do que seja mais importante para o PCP, ou seja:

1. INÍCIO-FIM: Inicia o Sequenciamento a partir de uma data e avança até finalizar todas as ordens (do Início para o Final).
2. FIM-INICIO: Iniciar do Prazo pela Data Final de entrega, sequenciando as Ordens do Fim para o Início.
3. MISTO: Ordens que tem prazo de entrega até a metade do prazo faz ancoragem FIM-INÍCIO, e Ordens que tem prazo de entrega após a metade do prazo faz ancoragem INÍCIO-FIM.

No primeiro caso “INICIO-FIM”, considerando um plano mensal, pode ocorrer que a última data de entrega ultrapasse o último dia do mês, e neste caso, será necessário alocar mais recursos ou ampliar o calendário nos recursos gargalo.

Este é o caso onde não há uma DATA FIM definida, ou quanto antes melhor, ou seja, temos a DATA que poderemos iniciar a produção do Plano, e o APS determinará quando finalizaremos o plano ou seja quando será a DATA FIM do plano.

No segundo caso FIM-INÍCIO pode ocorrer que a data de início seja antes do planejado, com isso, ou se empurra a data final para frente ou amplia a disponibilidade de recursos para uso no sequenciamento das ordens.

Este é o caso no qual já existe a DATA FIM do plano definido, e precisamos saber quando iniciaremos a produção para que a entrega ocorra na DATA FIM.

Fatores que dificultam a execução do Plano de Produção

Alguns fatores, no entanto, surgem como fatores dificultadores para execução de um plano e/ou de um sequenciamento ótimo de ordens de produção, podemos citar:

• Parada de máquina para fins de manutenção programada.
• Parada de máquina não programada.
• Parada de máquina por falta de material.
• Tempo de preparação da máquina além do previsto no roteiro.
• Ausência ou Falta de Operador ou Mão de Obra.
• Falta de recursos produtivos.

Fatores utilizados para reduzir prazos do Plano de Produção

• Alocação de Turno adicional para um determinado Setor Fabril.
• Compra ou Contratação de novos recursos produtivos.
• Terceirização de determinadas operações.

Gráfico de Gantt

A sequência de Ordens em cada recurso forma o que chamamos de Gráfico de GANTT, que demonstra graficamente a sequência de ordens em cada recurso produtivo. É comum ainda encontrar fábricas que fazem este gráfico manualmente, com uso de cartões e cores. O grande desafio, no caso, é manter este gráfico atualizado.

Carga Máquina

No final das contas, o sequenciamento nada mais faz do que ordenar a alocação de cada recurso para um determinado Plano de produção, e esta alocação é o que chamamos de Carga Máquina, ou seja, quantas horas serão necessárias de cada recurso para poder atender o plano de produção.

De outro, temos que partir do pressuposto que cada tipo de recurso temos uma quantidade de recurso disponível, logo, estabelece uma quantidade de horas disponíveis num determinado período.

Por exemplo, se eu tenho um Torno que fica 8 horas diárias disponíveis, e no mês eu tenho 22 dias úteis, no caso, teremos 176 horas disponíveis.

Necessidade: No caso, se eu tivesse 200 horas de necessidade teria falta de recurso para produzir o plano no prazo.

Para aumentar a disponibilidade posso, por exemplo, aumentar um turno a mais para este recurso, o que dobraria a disponibilidade, mas ao mesmo tempo dobraria os custos.

Ociosidade: No caso, se eu tivesse 140 horas de necessidade, teria tempo ocioso deste recurso, o que implica em baixa produtividade ou aumento do custo da peça produzida, ou seja, parte se do pressuposto que o custo é fixo no mês, independente de se utilizar ou não, ou seja, o custo total deste recurso recairá nas peças produzidas no mês.

Nos casos acima, temos como objetivo otimizar o uso dos recursos disponíveis no chão de fábrica, seja em quantidade de recursos, seja em disponibilidade de turnos para uso produtivo do recurso, na ocasião, não pode faltar, mas também não pode sobrar muito.

A falta gera atrasos na entrega e a sobra aumenta os custos produtivos.

Aplicação do APS

Empresas que trabalham muito com produção sob encomenda tem uma aplicação mais restrita do APS, exceto se conseguir fazer programações minimamente de um mês.

Empresas que produzem de forma seriada e/ou para estoque e que conseguem estabelecer planos de produção mensal ou trimestral são boas candidatas para o uso de um software de APS, especialmente quando se tem um mix de produção mais diversificado, com presença de variados tipos de recursos/operações, onde o uso do sequenciamento manual se torna uma tarefa muito complexa e imprecisa.

Resumidamente, o uso de um APS só é viável quando é possível estabelecer um planejamento de produção por um período, minimamente de um mês, pois se trata de um processamento muito intenso, e pressupõe também um processo estável e bem definido, ou seja, os tempos de cada operação precisa ter uma certa precisão para que o resultado fique muito próximo da realidade.

No entanto, pode-se fazer um cálculo de uma semana, sem nenhum problema, mas quando se faz planos de períodos muito curtos, na prática, significa que não se consegue ter um planejamento estável, estando sujeito a muitas alterações durante o mês.

ERP x APS

Grande parte dos softwares de ERPs não disponibilizam os recursos de um APS, por ser um recurso bastante especializado e complexo, desta forma alguns deles se integram com softwares especializados em APS, que podem ter custos bastante elevados de implementação, sendo que um dos mais conhecidos é o PREACTOR que pode ser integrado a qualquer ERP que tenha MRP I e MRP II dentro das suas funcionalidades nativas.

Alguns ERPs, como o E2CORP da AOKI INOVA, têm internamente o APS, mas dentro de uma abordagem restrita, mas suficiente para proporcionar ao PCP resultados e dados, para que o mesmo possa tomar como referência para análise do plano, e partir da sugestão dada pelo ERP o mesmo define prioridades no sequenciamento das Ordens, ou até mesmo adotar integralmente a sequência sugerida pelo APS.

O fato é que muitas das informações, na maioria das vezes, não estão dentro do ERP, fica muito na cabeça dos responsáveis pelo PCP.

Neste caso também é possível mensurar o Carga Máquina, ou seja, comparar Disponibilidade x Necessidade de recursos produtivos.

No caso do E2Corp, o mesmo permite fazer o Sequenciamento pelos 4 algoritmos citados acima, ou seja, PEPS, MTP, MDE e IPI, e ainda conjugar estes métodos com priorização das Ordens.

Da mesma forma permite ancorar o sequenciamento do início para o final, do final para o início e da forma mista.

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Como pode perceber, com as estratégias certas é possível reduzir os custos, aumentar a produtividade e gerar resultados cada vez mais positivos.  

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