Alguns conceitos gerais de planejamento da produção, como o planejamento hierárquico, seção 2.1.1, são necessários neste ponto do estudo para uma melhor compreensão do tipo de tomada de decisão na cadeia de produção sucroenergética abordado na seção 2.6, bem como dos modelos encontrados na literatura apresentados na seção 3.1. Além disso, os modelos de dimensionamento de lotes, seção 2.1.2, e sequenciamento da produção, seção 2.1.3, são importantes para a compreensão dos modelos encontrados na literatura para o dimensionamento e sequenciamento de lotes, abordados na seção 3.3.2.
2.1.1 Planejamento hierárquico
A literatura classifica a tomada de decisão em sistemas de gerenciamento da produção em três categorias: estratégico, tático e operacional. Tipicamente, o planejamento
estratégico está relacionado com o projeto e configuração das instalações de produção e distribuição, envolvendo um horizonte de tempo mais longo (por exemplo, anos). Com as instalações definidas, o planejamento tático trata da alocação de recursos para atender a demanda e respeitando restrições de disponibilidade de mão-de-obra, matéria-prima, capacidade de máquinas e equipamentos, dentre outros. Neste horizonte de tempo (por exemplo, meses), algumas variáveis produtivas podem ser agrupadas (agregadas) por possuírem características similares, como os produtos, equipamentos e pessoas. Por fim, o controle operacional lida com as decisões operacionais e de programação de ordens e recursos, envolvendo um horizonte de tempo mais curto, por exemplo semanas ou dias (HAX; CANDEA, 1984).
Segundo Hax e Candea (1984) as decisões estratégicas, táticas e operacionais não devem ser desvinculadas, devido à sua forte interação; esta integração evita problemas com subotimização. Para este tipo de abordagem é necessário que haja a decomposição hierárquica do modelo de tal maneira que as decisões de mais alto nível estejam conectadas com as mais operacionais de uma maneira eficaz. Na seção 2.6, os processos de tomada de decisão relativos à cadeia de produção sucroenergética, enfatizando a área agrícola, serão agrupados seguindo a lógica de um planejamento hierárquico para que o objeto de estudo deste trabalho possa ser mais bem compreendido.
Entretanto, a literatura mostra que a desagregação de planos táticos na programação de curto prazo é um ponto crítico especialmente em processos de manufatura que utilizam sistemas controle como MRP (Materials Requirement Planning) e JIT (Just in Time), amplamente conhecidos nas empresas e meio acadêmico. Para manter a coerência na programação, a desagregação deve ser feita por meio de técnicas específicas como as propostas por Hax e Candea (1984) e Nahmias (1993), por exemplo.
Especialmente para atender necessidades de sistemas MRP, sofisticações mais recentes são observadas na literatura visando integrar em um mesmo modelo os conceitos de dimensionamento e sequenciamento de lotes, bem como incorporar detalhamentos da visão de curto prazo em horizontes de decisão de médio prazo, como podem ser observados no Problema de Dimensionamento e Sequenciamento de Lotes Geral (GLSP – General Lotsizing and Scheduling Problem) (FLEISCHMANN; MEYR, 1997; DREXL; KIMMS, 1997; MEYR, 2000; HAASE; KIMMS, 2000; JANS; DEGRAEVE, 2008; ALLAHVERDI et al., 2008), abordado com maior detalhe na seção 3.3. As seções seguintes mostram os conceitos envolvidos em cada um dos modelos que compõe o GLSP: dimensionamento de lotes, seção 2.1.2, e sequenciamento da produção, seção 2.1.3.
2.1.2 Dimensionamento de lotes
De acordo com Kuik et al. (1994), o dimensionamento de lotes trata do agrupamento de itens para que possam ser produzidos e transportados em um mesmo momento. Se, de um lado, esta técnica pode gerar alguma falta de sincronismo, com a taxa de demanda gerando estoques ou pedidos não atendidos, de outro, gera economia por meio da redução dos tempos de preparação, de ganhos de escala e poder de barganha na aquisição de recursos. Hax e Candea (1984) destacam que, neste tipo de planejamento agregado da produção, devem ser considerados os custos de preparação, introduzindo variáveis inteiras aos modelos de programação matemática, aumentando a complexidade da solução de problemas de grande porte.
Kuik et al. (1994) classificam os modelos de dimensionamento de lotes em dois eixos: se possuem restrição de capacidade e se a demanda é estacionária ou dinâmica. Hax e Candea (1984) também tratam o nível de trabalho que pode ser fixo ou variável. Nahmias (1993) destaca o dimensionamento de lotes no controle de nível de estoques. Por fim, Karimi et al. (2003) destacam as seguintes características para este tipo de problema: Horizonte de planejamento: pode ser finito com demanda dinâmica ou infinito com
demanda estacionária. Pode ser do tipo big bucket produzindo múltiplos produtos, ou small bucket produzindo apenas um produto por período. O horizonte pode ser rolante (ou móvel, como preferem alguns autores) para o caso de muita incerteza nos dados.
Número de estágios: pode ser único ou múltiplos.
Número de produtos: também pode ser único ou múltiplos.
Restrições de capacidade ou recursos: pode ser capacitado ou não capacitado, relacionando à força de trabalho, equipamentos, orçamento, dentre outros.
Deterioração dos produtos: pode ser significativo ou não.
Demanda: pode ser dinâmica ou estática, determinística ou probabilística, independente ou dependente (quando a produção do item depende de outro em um estágio distinto). Tempos ou custos de preparação (setups): podem ser simples ou complexos. Os
complexos podem ser divididos em carry-over, quando a preparação pode ser transportada para o período seguinte; agrupamento por família de produtos, pois itens diferentes da mesma família podem ter impactos reduzidos ou insignificantes; e dependentes da sequência.
Falta de estoque: se a demanda pode ser atendida em um momento futuro ou se a falta do produto implica em venda perdida.
2.1.3 Sequenciamento da produção
O sequenciamento da produção propriamente dito está associado na literatura de scheduling (programação) com decisões de curto prazo. Decisões típicas neste nível são: a atribuição de um pedido a determinada máquina; o sequenciamento destas ordens no chão de fábrica; a contabilidade e controle de estoques; a emissão, expedição e processamento de pedidos; bem como a programação de veículos (HAX; CANDEA, 1984). Nahmias (1993) destaca os seguintes fatores que interfem no sequenciamento da produção: o padrão de chegada dos pedidos, que pode ser estático ou dinâmico; o número e variedade de máquinas disponíveis no chão de fábrica; o número de operários; o padrão de fluxo de cada produto; bem como as regras de avaliação de desempenho.
O padrão de fluxo dos produtos de um sistema de manufatura pode ser basicamente de dois tipos: flow shop ou job shop. O primeiro tipo é quando os n processos são aplicados pelas m máquinas na mesma ordem para todo produto. Para o segundo tipo, esta ordem pode mudar. Além disso, quando há máquinas idênticas, um mesmo processo pode ser feito simultaneamente em mais de um item. Cabe ressaltar que as máquinas podem ter funções idênticas, mas capacidades distintas e, mesmo assim, processar mais de um produto simultaneamente.
Para a determinação destas regras, vários objetivos podem ser abordados como: o atendimento de datas de entrega, a minimização do material em processo, a minimização do tempo médio do produto no sistema, a minimização de tempos ociosos para máquinas/trabalhadores, a redução de tempos de preparação (setup), a minimização de custos de produção e mão-de-obra, bem como fornececer informações precisas para o estado do trabalho. Comumente mais de um objetivo pode ser adotado por um processo de manufatura.
Com relação ao título da tese, ao invés do termo “PROGRAMAÇÃO DE FRENTES DE COLHEITA” poderia ser usado “PLANEJAMENTO DE FRENTES DE COLHEITA” devido ao horizonte de tempo ser de uma a uma safra e meia. Entretanto, optou- se pelo primeiro termo devido à modelagem estudada nesta tese partir de problemas de lot- sizing and scheduling e o termo programação ser mais próximo deste conceito.