Sincronia entre os estágios de produção

Nas visitas realizadas às empresas do setor, constatou-se que pode haver gargalo no processo de produção de bebida à base de frutas e este pode variar entre os estágios I e II, dependendo das velocidade dos pasteurizadores, das máquinas de envase e dos tempos de processamento dos lotes no primeiro estágio. Além disso, tanto os tanques preparatórios quanto as linhas de produção são recursos com restrição de capacidade1_{, portanto, podem} ocorrer esperas da xaroparia (bebida) pela linha (embalagem), e da linha (embalagem) pela xaroparia (bebida). Para que seja possível encontrar uma programação da produção factível para esse problema, é preciso considerar a sincronia entre os estágios, ou seja, é preciso considerar os tempos em que o tanque preparatório (Xaroparia - Estágio I) fica 1 _{Recurso com restrição de capacidade (Capacity-Constrained Resource - CCR) é aquele cuja utilização é}

próxima da capacidade e pode ser um gargalo se não for programado corretamente (CHASE; JACOB; AQUILANO,2006).

62 Capítulo 3. Descrição do processo de produção de bebida à base de frutas

ocioso, esperando para enviar a bebida pronta para o tanque pulmão, e os tempos em que o tanque pulmão (Linha - Estágio II) fica vazio, e portanto, a linha se mantém ociosa, esperando o tanque preparatório enviar a bebida para ser pasteurizada e envasada.

Para um melhor entendimento das esperas que podem ocorrer, considere a Figura 9. As linhas pontilhadas representam o instante em que o lote está sendo transferido do tanque preparatório para o tanque pulmão. Os tempos de preparo da bebida são sempre os mesmos, independente do tamanho do lote (fração de tanque ou tanque cheio) que está sendo preparado. As esperas de tipo (A) a (E) que aparecem na Figura 9são explicadas a seguir.

Tipo (A): Tanto no tanque preparatório quanto na linha de produção, a programação do início do período é sempre iniciada com uma limpeza. Essa limpeza despende, em geral, o mesmo tempo de uma limpeza temporal, independentemente de qual foi o último sabor preparado no período anterior. Tendo em vista que a limpeza da linha no início do período é maior do que no tanque, acontece a primeira espera do tanque pela linha (A), vide situação na Figura 9. Apesar do lote a1 estar pronto no tanque preparatório, ele não pode ser enviado para a linha, pois ainda está acontecendo a limpeza nesta. Essa espera também acontece nas trocas entre os sabores de “a” para “b”, e de “b” para “c”. Observe que essa espera pode ser adicionada antes da limpeza do tanque preparatório para, por exemplo, evitar ser contada no ciclo de duração da limpeza, mas também poderia ter ocorrido após a limpeza.

Tipo (B): Essas esperas acontecem quando o tempo de envase de um lote s é maior do que o tempo de preparo do próximo lote, s + 1. Na Figura9, por exemplo, o lote a2 ficou pronto no tanque preparatório antes do término do envase do lote a1 pela linha.

Tipo (C): Note na Figura9 que a espera tipo (C) ocorre em seguida da espera tipo (B). Elas estão apresentadas separadamente, pois a espera tipo (C) ocorreu devido à uma limpeza temporal na linha, isto é, o tanque continuou esperando a linha.

As esperas de (A) a (C) descritas acima são esperas do tanque preparatório pela linha. As esperas de (D) e (E), descritas a seguir, são esperas da linha pelo tanque preparatório.

Tipo (D): Quando ocorre a limpeza temporal na xaroparia (tanque preparatório), o preparo do lote seguinte é “atrasado”, então a linha espera o término do preparo. Na Figura9 a espera da linha após o lote a3 ocorre devido à limpeza temporal no tanque realizada após o preparo do lote a3. Essa espera nem sempre acontece. Note, por exemplo, que enquanto o lote b3 é envasado, ocorre uma limpeza temporal no tanque preparatório e o preparo do lote b4, e portanto não há nenhuma espera da linha pelo tanque preparatório.

Tipo (E): Quando o tempo para a máquina envasar um lote s é menor do que o tempo de preparo do próximo lote, s + 1, seja porque o lote é pequeno ou porque a máquina é veloz,

3.2. Definição do problema 63

acontece uma espera da linha pelo preparo do lote s + 1, (E). Na Figura 9, o envase do lote a6 terminou antes do final do preparo do lote a7. O mesmo aconteceu no envase do lote c1 e c2.

As capacidades limitadas da xaroparia e da linha de produção fazem com que as esperas oscilem entre os estágios. Se a linha tem menos capacidade (é mais lenta), há mais esperas no estágio I. Se o tanque preparatório tem menos capacidade com relação à linha, então as linhas esperam pelo preparo dos lotes. Essas esperas acontecem também porque o sistema de produção em questão tem a característica de que o segundo estágio depende do primeiro estágio, e não existe um estoque intermediário entre os dois estágios que seja suficiente para manter o segundo estágio sempre suprido. Assim, a sincronia entre os estágios de produção deve considerar, além das restrições usuais de um problema de dimensionamento e sequenciamento de lotes, as esperas descritas anteriormente.

3.2 Definição do problema

Após o estudo e descrição do processo de produção de bebidas à base de frutas da seção 3.1 anterior, conclui-se que o problema a ser resolvido consiste na determinação, de forma integrada, do dimensionamento e do sequenciamento dos lotes de produção nos dois estágios. O objetivo é utilizar de maneira adequada a capacidade disponível para atender toda a demanda em cada período, minimizando os custos de produção. Estes custos são decorrentes do não atendimento da demanda (falta) e da antecipação da produção (além da demanda) no final de cada período. O não atendimento da demanda é chamado daqui em diante de atraso, e a produção antecipada é referida como estoque.

Nesse tipo de empresa, o horizonte de planejamento é geralmente entre 1 e 3 meses, e cada período é considerado como uma semana. Em geral, um planejamento é feito com os três (ou dois) meses e mensalmente a demanda é ajustada para realização da programação da produção nos períodos daquele mês. Logo, a programação da produção é realizada considerando essa demanda (mensal, bimestral ou trimestral) como determinística.

Nas empresas visitadas a prioridade é sempre satisfazer a demanda do cliente. Uma venda não atendida, ou atendida com atraso, incorre em um custo alto para a empresa, pois dependendo do contrato e da insatisfação do cliente, esta venda pode até tornar-se perdida e a confiança desse cliente na empresa pode diminuir. Portanto, o custo de atraso para o problema aqui abordado, é considerado o mais alto entre todos os custos considerados.

Em empresas de bebidas existe uma preocupação com estoques semanais devido ao alto valor agregado dos produtos e sua perecibilidade. Além disso, existe um conflito frequente entre a produção e a logística. Se existe muita produção além da demanda, esse excesso de produção é enviado para o setor de logística e os custos de estocar esses produtos são empurrados para esse setor. Portanto, é relevante e justificável a penalização

64 Capítulo 3. Descrição do processo de produção de bebida à base de frutas

dos estoques no final de cada período (semana).

Nas empresas visitadas foram encontrados entre 5 e 20 itens diferentes. Assim, em situações onde a capacidade é ociosa, as trocas e limpezas temporais devem ser penalizadas com o objetivo de forçar um maior aproveitamento da capacidade disponível. Essa penalização é menor do que os custos de estoque e atraso, pois essas limpezas não são tão custosas para a empresa. O intuito dessa penalização é evitá-las para possibilitar um aumento de produtividade, mas sem permitir que sejam gerados atraso ou estoque em detrimento de uma limpeza.

Assim, o objetivo desse problema de programação da produção é encontrar um programa factível (determinar quanto produzir e em que ordem para um horizonte finito dividido em períodos, que nesse caso são semanas), minimizando custos de atraso, estoque e penalizando trocas e limpezas temporais. Logo, esse problema é abordado nesta tese como um problema de dimensionamento e sequenciamento dos lotes de produção, nos dois estágios, minimizando custos de estoque e atraso, as trocas e as limpezas temporais, tendo em vista as seguintes características e restrições a serem satisfeitas:

• o horizonte de planejamento é finito e dividido em períodos. Esses períodos possuem mesmo tamanho e correspondem a uma semana;

• a demanda é dinâmica, pois pode variar de período para período, e determinística, pois admite-se que seja previamente conhecida, ou bem estimada;

Estágio I

• no primeiro estágio, formado pelos tanques preparatórios, acontece o preparo da bebida;

• o tempo de preparo dos lotes é fixo e independente da quantidade e do sabor preparados;

• o tempo de transferência de um lote do tanque preparatório para a linha é considerado no tempo de preparo;

• no início de cada período é necessária a realização de uma limpeza, que em geral tem a mesma duração de uma limpeza temporal;

• limpezas temporais devem ser realizadas a cada T Pmax unidades de tempo (horas

ou minutos) desde a realização da última limpeza.

3.2. Definição do problema 65

• o segundo estágio é definido pelas linhas de produção, responsáveis pelo envase e compostas de tanque pulmão, pasteurizador e máquinas de envase;

• a velocidade de envase é determinada pela soma das velocidades das máquinas de envase;

• no início de cada período é necessária a realização de uma limpeza, que em geral tem a mesma duração de uma limpeza temporal;

• limpezas temporais devem ser realizadas a cada T Lmax unidades de tempo (horas

ou minutos) desde a realização da última limpeza.

Sincronia entre os estágios

• os lotes têm o mesmo tamanho nos dois estágios. O lote mínimo é determinado pela quantidade mínima que cada kit de bebida é capaz de fazer. O lote máximo é determinado pela capacidade física dos taques preparatórios e pela quantidade que pode ser envasada de maneira contínua em T Lmax unidades de tempo;

• depois de pronto no tanque preparatório, o lote inteiro é transferido para o segundo estágio, desde que a linha tenha terminado de envasar o lote anterior, pois o tanque pulmão é considerado parte da linha.

• na linha, o tanque pulmão abastece as máquinas de envase com o lote pronto, enquanto um novo lote é preparado no tanque preparatório.

• a sincronia entre os estágios deve ser garantida com a consideração das esperadas descritas na Seção 3.1.2.

Neste capítulo foi detalhado o problema de pesquisa desse trabalho. Dadas as características e especificidades desse problema e a revisão de literatura apresentada no Capítulo 2, constata-se que esse problema é original, tem relevância científica e ainda não foi abordado na literatura. No próximo capítulo é proposta uma modelagem matemática para representação desse problema de programação da produção de bebidas à base de frutas.

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