Situação Corrente Do Setor De Fundições

O processo de manufatura da indústria de fundição possui uma grande variedade de configurações, variando desde o tipo de molde utilizado, por exemplo, fundição em moldes de areia, fundições em moldes permanentes, fundição em moldes “Shell”, entre outros, até o tipo de processo, liga de metais, acabamento necessário e tecnologia de fundição empregada. Este estudo irá se concentrar nas possibilidades existentes em termos de processos, mais especificamente na programação da produção, não se prendendo em divisões mais específicas. Para isto, o setor das fundições será dividido em dois tipos mais gerais, que neste trabalho iremos designar de "fundições cativas" e "fundições de mercado"; o objetivo desta divisão é poder concentrar os esforços no tipo de fundição que mais apresenta dificuldades dentro da seção de "Tecnologia de manufatura", este fato é esclarecido a seguir.

As "fundições cativas" são aquelas que apresentam uma reduzida variedade de produtos finais e a sua produção é dirigida a um único cliente ou a alguns poucos clientes. Neste tipo de fundição visa-se a produção em massa através de uma organização do ambiente de produção orientado por produto, seguindo o esquema de produção também conhecido como ”Flow-shop”. Neste tipo de fundição, devido à sua característica produtiva, o processo de produção se apresenta mais simplificado e consecutivamente, com maiores facilidades para a obtenção de índices aceitáveis de produtividade.

No outro extremo, as "fundições de mercado" são aquelas na qual a variedade de produtos finais é demasiadamente alta, assim como, o número de clientes. A produção é dirigida ao mercado, sendo sujeita ao dinamismo do mesmo, este tipo de

fundição geralmente possui uma organização do ambiente de produção orientado por processo, e segue o esquema produtivo do tipo “Job-Shop” (BLAZEWICZ, 1996) (JAIN, 1999). Os fatores que influenciam o processo de manufatura das fundições como: “leadtime”, programação da produção, qualidade, projeto e construção de moldes, entre outros, são bem mais acentuados neste tipo de indústria, apresentando uma inerente complexidade e dificultando a obtenção de índices de produtividade elevados.

O relatório americano “Metalcasting Industry Technology Roadmap”, procura dividir os fatores que influenciam os processos de fundição, para cada seção, em áreas específicas de estudo. A seguir é resumido cada área de estudo para a seção de tecnologia de manufatura (CMC, 1998):

• Redução do “leadtime”: este fator envolve principalmente as fundições de mercado, sendo que, avanços nesta área podem representar grandes possibilidades de novos mercados;

• Produtividade: pode-se afirmar como um dos fatores mais importantes que afetam a competitividade do setor industrial da fundição, ainda mais, considerando que existe uma capacidade produtiva mundial maior que o mercado necessita;

• Qualidade: a melhoria da qualidade dos produtos fundidos deve ser alcançada como um todo, visando aumentar a competitividade do setor;

• Eficiência energética: o setor de fundições é um grande consumidor energético, pois utiliza energia em suas principais operações. Uma melhor eficiência do processo de consumo de energia conduzirá a uma redução considerável do custo dos produtos finais, além de maior conformidade com os requisitos de proteção ambiental; e • Processos novos ou alternativos: o desenvolvimento de novos ou alternativos

processos de produção de fundidos, trará consigo novos produtos e oportunidades para as fundições.

O “Roadmap” aponta ainda diversas sub-áreas, para as áreas citadas, com maiores prioridades de desenvolvimento e pesquisas, visando atender aos fatores abordados anteriormente, como descrito a seguir (CMC, 1998):

• Desenvolvimento de tecnologias para o rápido desenvolvimento de moldes a um baixo custo;

• Desenvolvimento de processos de construção de moldes de areia mais acurados e a um custo mais efetivo;

• Desenvolvimento de controle e sensores para a supervisão automática da produção; • Desenvolvimento de uma metodologia ou sistema para realizar a programação e

acompanhamento da produção;

• Melhoria do processo de preenchimento dos moldes;

• Desenvolvimento de tecnologias que livre o processo de vazamento da introdução de gases nos fundidos; e

• Desenvolvimento de modelos matemáticos para melhorar o controle de processos e o controle de máquinas.

A análise detalhada das sub-áreas de pesquisas apontadas para o setor de fundição norte-americano, proporciona um direcionador inicial para guiar os desenvolvimentos e trabalhos no setor de fundição nacional. Os envolvidos com a elaboração deste “Roadmap” tiveram o cuidado também de analisar as urgências destes investimentos, detalhando cada sub-área em pesquisas distintas. Dentre as sub-áreas selecionadas como de urgência maior estão, entre outras, desenvolvimentos em programação e acompanhamento da produção (CMC, 1998). Estes direcionadores vem ao encontro das expectativas deste trabalho, uma vez que se acredita que, as fundições nacionais possuem na programação da produção uma de suas áreas mais problemáticas e que, desenvolvimentos neste campo, poderão proporcionar um grande impacto no aumento da produtividade das indústrias brasileiras de fundição.

O relatório norte-americano anual de desenvolvimentos no setor de fundição do ano de 1999 “Metal Casting Annual Report” (MCAR, 2000), relaciona os principais projetos de pesquisa que já estão sendo desenvolvidos, divididos pelas seções de desenvolvimento abordado anteriormente dentro de cada área e sub-área, estas pesquisas estão sendo conduzidas em sua maioria por um esforço conjunto entre o setor publico, privado e universidades e visam atingir os objetivos de desenvolvimento do guia “Beyond 2000: A vision for the American Metalcasting Industry” (MCAR, 2000).

Os esforços descritos reforçam a necessidade de investimentos em pesquisas e trabalhos em controle da produção para fundições, uma vez que, as grandes particularidades do controle da produção deste setor, envolvendo desde projeto e análise de moldes, engenharia simultânea, otimização da reserva de espaço para a secagem e

tratamento das peças, entre outros, justificam a dificuldade que as fundições encontram ao procurar por sistemas computacionais comerciais para este fim (HENSHELL, 1996).

Dentre as pesquisas existentes para este fim, pode-se citar um trabalho realizado na Índia, onde a partir de um “survey” direcionado a 500 fundições, procurou- se levantar os principais problemas do setor naquele país e justificar o estudo e aplicação de um projeto piloto de re-engenharia, visando o uso mais efetivo da tecnologia da informação (SHIVAPPA & BABU, 1997).

Pode-se relatar também o trabalho desenvolvido por JARDIM (1982). Neste trabalho, o autor realizou uma ênfase maior no processo de elaboração do planejamento e organização da produção. Para isto, tomou como base os pedidos realizados, não sendo considerada uma metodologia para programação da produção, se limitando à utilização de um sistema computacional que calculava índices produtivos, possibilitando também a avaliação de regras de liberação de ordens.

A programação da produção em fundições também foi tratada por VIANNA & ARENALES (1995), apesar dos autores não considerarem as fundições de mercado e sim o problema de uma fundição automatizada que fabrica peças pré- definidas. Neste trabalho, os autores desenvolveram um modelo de programação linear inteira mista para a obtenção desta programação. VIANNA & ARENALES (1995) através da hibridização de um modelo de transporte com heurísticas, conseguiram a solução do modelo em um tempo razoável.

ARAUJO & ARENALES (2003) também propuseram um trabalho para programação da produção de um fundição automatizada, que possui apenas um forno em operação por período e várias máquinas de moldagem. Neste trabalho foi proposto um modelo de dimensionamento de lotes monoestágio, com restrições de capacidade, consideração de máquinas paralelas e múltiplos itens.

Um trabalho sobre a programação da produção de lingotes metálicos em uma fundição pode ser encontrado em PACCIARELLI & PRANZO (2004). Neste trabalho os autores empregaram um método de busca em árvore para encontrar a solução do problema de programação.

Relativamente às fundições de mercado, pode-se citar o trabalho realizado no Brasil, para programação dos fornos, proposto por SILVA (2001). Neste trabalho, emprega-se um modelo com base em uma heurística “gulosa” de aspiração de

demanda em conjunto com um modelo baseado no problema da mochila para determinar quais combinações de peças, para cada liga, criará uma programação da produção mais eficiente, respeitando as restrições de carga de forno da indústria considerada (SILVA, 2001).

O trabalho proposto por SILVA (2001) se restringe à programação das corridas dos fornos, não realizando a consideração das operações produtivas, fornecendo, para o horizonte de um dia, a programação das corridas de fornos e das peças que irão constituir cada corrida, considerando uma melhor utilização dos fornos. Para validação do modelo proposto, foi feita uma comparação entre as programações de corridas que foram efetivamente realizadas pelos encarregados de produção da empresa considerada, com as que seriam programadas pelo modelo, caso o mesmo fosse empregado. Nos testes realizados, o modelo proposto, apresentou, melhores aproveitamentos dos recursos produtivos, no caso, as corridas dos fornos de fundição.

Outro trabalho envolvendo a programação da produção em fundições de mercado foi publicado por VOORHIS, PETERS & JOHNSON (2001). Este trabalho se fundamentou na dificuldade das fundições de mercado em realizar a programação da produção, onde, tomando por base um “survey” realizado em várias fundições americanas pôde-se constatar que a grande maioria das fundições analisadas ou realizavam a programação da produção manualmente, ou utilizava sistemas computacionais que não consideravam as restrições reais do ambiente produtivo. Os autores citam também o fato da teoria existente para controle da produção requerer demasiada informação para ser operacionalizada em um ambiente produtivo deste tipo, mais do que dispõem as fundições de mercado.

O trabalho proposto por VOORHIS, PETERS & JOHNSON (2001) utiliza uma formulação com base em um modelo de programação inteira, considerando, como apregoam os autores, a maior parte das restrições existentes na programação da produção em fundições de mercado, inclusive as operações produtivas de moldagem e acabamento. Devido à natureza combinatorial do problema, os autores propuseram algumas heurísticas que fornecem resultados em tempos aplicáveis. Os autores também chamam a atenção sobre o tempo envolvido para a resolução de problemas de programação da produção considerando grande número de variáveis, pois o mesmo pode não ser viável.