PROPOSIÇÃO DE UM JOGO DIDÁTICO
PARA O ENSINO-APRENDIZAGEM DAS
DIFERENÇAS ENTRE MANUFATURA E
REMANUFATURA
Muris Lage Junior (UFSCar) muris@dep.ufscar.br
Este artigo tem como objetivo principal propor a utilização de um jogo didático, usando blocos de montagem, como ferramenta de ensino-aprendizagem. O foco principal do jogo é a tomada de decisão com relação às necessidades de peças, utilizaando uma tabela de cálculo do tipo MRP (Material Requirements Planning). O intuito da dinâmica é evidenciar claramente aos participantes as principais diferenças entre as atividades de planejamento de controle da produção na manufatura e na remanufatura. A utilização do jogo proposto permite que os participantes vivenciem as seguintes dificuldades inerentes à remanufatura: incerteza quanto à condição de retorno do produto até a inspeção de recebimento; necessidade de desmontar o produto; diferença entre o mix de produtos retornados e o mix de produtos demandados; incerteza relacionada à quantidade de retorno dos produtos; e alta variabilidade dos tempos de processamento.
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1. Introdução
A eficiência de qualquer sistema produtivo depende da forma como os problemas administrativos são resolvidos, quer dizer do planejamento, programação e controle do sistema (TUBINO, 2000). Em outras palavras, para se usufruir de todos os ganhos advindos da divisão do trabalho e especialização, é necessário que haja coordenação entre as atividades produtivas, garantida pelo Planejamento e Controle da Produção (PCP).
Novas tecnologias, novos produtos e processos, sistemas e técnicas permitem diferentes iniciativas competitivas para as empresas industriais. O mercado exige novas leituras nas estratégias das companhias, as quais frequentemente requerem mudanças na manufatura, nos processos e nos sistemas de PCP e suas respectivas ferramentas.
Para que a produção possa suportar as prioridades competitivas impostas por estas mudanças o sistema de PCP é vital. De acordo com Olhager e Wikner (2000), neste sentido, o sistema de PCP torna-se uma questão estratégica, uma vez que representa o primeiro elo entre o nível estratégico e os níveis abaixo, provendo a estrutura para traduzir as intenções estratégicas em planos táticos e operacionais concretos.
Recentemente as empresas industriais vêm se defrontando com a necessidade de diminuir os impactos ambientais causados pelas operações produtivas, seja pela imposição de leis governamentais, seja pela exigência dos próprios consumidores que cada vez mais adquirem consciência ambiental. Além disso, como enfatizam Beamon e Fernandes (2004), o crescimento do consumo resulta em redução de recursos disponíveis para os sistemas produtivos. Diante disto, muitas dessas empresas, ora motivadas por essas exigências e pela própria imagem coorporativa resultante da adoção de ações em favor da preservação ambiental, ora motivadas por razões simplesmente econômicas, estão adotando procedimentos em direção à conservação ambiental. Dentre as diversas maneiras de se responder a essas pressões sociais e legislativas pose-se citar a reciclagem, reutilização e, em especial para este artigo, a remanufatura de produtos.
A remanufatura possui algumas diferenças em relação à manufatura que tornam as atividades de PCP muito complexas. Com relação ao ensino-aprendizagem, estas diferenças ficam muito mais evidentes para os alunos quando comparam-se essas atividades, do PCP na manufatura e do PCP na remanufatura, passo a passo. Este é o objetivo principal do jogo proposto neste trabalho.
Para atingir tal objetivo, o presente artigo está estruturado da seguinte maneira: na seção 2 são apresentados os referenciais teóricos sobre remanufatura, com ênfase nas suas diferenças em relação à manufatura. A seção 3 trata da utilização de jogos para o ensino-aprendizagem, em especial das dinâmicas que usam blocos de montagem. Na seção 4 é proposto o jogo, com todos os detalhes para permitir sua replicação por professores ou profissionais interessados. Por fim, na seção 5 são expostas as principais conclusões do trabalho.
2. Remanufatura
Segundo a Environmental Protection Agency (EPA) dos Estados Unidos da América, em essência, remanufaturar significa “restaurar bens duráveis por meio da reposição de peças deterioradas ou gastas”. Mais especificamente, a remanufatura é um processo industrial em que produtos já utilizados e descartados são recuperados, tornando-se novos. Isto é feito, primeiramente pela obtenção dos produtos usados. Após isso, esses produtos são
3 completamente desmontados e inspecionados. As partes consideradas úteis são limpas, reformadas e estocadas. Por fim, produtos novos são (re)montados a partir dessas peças e, se necessário, com a utilização de peças novas. Dessa forma, a remanufatura recupera o valor agregado na forma de material, energia e trabalho que permanece nos produtos descartados. A figura 1, a seguir, ilustra os principais subsistemas de um processo de remanufatura.
CT 1 CT 3 CT... CT 2 CT 4 CT i Desmontagem munidades npeças Operações de Remanufatura icentros de trabalho krotas Remontagem npeças munidades CT 1 CT 3 CT... CT 2 CT 4 CT i Desmontagem munidades npeças Operações de Remanufatura icentros de trabalho krotas Remontagem npeças munidades
Figura 1 – Subsistemas principais de um processo de remanufatura Fonte: Guide et al (2005)
O processo de desmontagem fornece as entradas (inputs) para os centros de trabalho (CT), na forma de materiais e informações, tais como: quantidade de peças a serem recuperadas, necessidade de compras de materiais, refugos, dentre outros. Clegg e Willians (1995) constataram que a maioria das operações de desmontagem é feita manualmente. A automação somente é possível para produtos bastante padronizados e se a quantidade (volume) for alta. Segundo Guide (2000) a desmontagem não é simplesmente a operação inversa da montagem, mesmo por que muitos produtos foram projetados para serem montados somente, ou seja, não havia previsão da necessidade de desmontá-los. Atualmente, ainda que incipiente, esta já é uma preocupação presente nos projetos de novos produtos.
As operações de remanufatura propriamente dita consistem basicamente na inspeção das peças a serem recuperadas, limpeza das peças e reforma da peças por meio de operações como usinagem. Neste subsistema da remanufatura, as rotas, ou seja, as operações que deverão ser realizadas em cada uma das n peças são determinadas em função da condição de cada uma, sendo na maioria das vezes muito diferente mesmo para peças idênticas.
Por fim, as n peças recuperadas no processo de remanufatura são remontadas, formando m produtos finais remanufaturados. Dentre esses produtos finais, uma fração possui estritamente peças remanufaturadas outra fração possui tanto peças remanufaturadas como peças novas (nos casos em que a quantidade de peças remanufaturadas não forem suficientes).
Muitas empresas atuam somente com o processo de remanufatura. Outras empresas possuem a remanufatura como um processo paralelo ao da manufatura. Os principais produtos remanufaturados pelas indústrias são: copiadoras, tonners de impressoras, equipamentos médicos, auto-peças, celulares, computadores, mobiliários equipamentos de aviação, equipamento aeroespacial, equipamentos militares e pneus.
4 Em função das características singulares dos processos de remanufatura, esta possui claramente muitas diferenças em relação à manufatura convencional. As principais divergências, que se apresentam como dificuldades para o PCP na remanufatura são (GUIDE et al, 1999):
− Incerteza quanto à condição de retorno do produto até a inspeção de recebimento;
− Necessidade de controle e rastreamento ao longo do processo de remanufatura para determinados tipos de produtos;
− Necessidade de desmontar o produto;
− Diferença entre o mix de produtos retornados e o mix de produtos demandados; − Incertezas relacionadas a quantidade e tempo para de retorno dos produtos.
Além disso, como salientam Guide e Srivastava (1997), existem outros dois complicadores importantes, mais especificamente associados ao controle da produção:
− Alta variabilidade dos tempos de processamento, pois mesmo para peças idênticas, as necessidades de tratamento são diferentes;
− Alta variabilidade dos tempos de setup dos equipamentos, pelos mesmos motivos anteriores;
Devido a essas características complexas existe a necessidade clara de um bom desempenho das atividades de PCP nestes ambientes. Para muitos pesquisadores o problema básico neste contexto de remanufatura é coordenar efetivamente os três subsistemas (figura 1), sendo as principais variáveis de decisão o quanto e quando desmontar, remanufaturar, produzir e/ou comprar novas peças, produtos e materiais. A partir da próxima subseção serão comentadas brevemente cada uma dessas dificuldades para o PCP na remanufatura.
2.1 Incerteza quanto à condição de retorno do produto até a inspeção de recebimento A segunda característica que confere dificuldades ao PCP na remanufatura é a incerteza quanto à condição de retorno do produto até a inspeção de recebimento. Em outras palavras, dois produtos que retornam para serem desmontados, aparentemente idênticos (aparência externa) podem possuir um conjunto completamente diferente de peças em condições adequadas para serem reaproveitadas. Essa condição interna somente pode ser determinada após as operações de desmontagem, ou seja, mesmo que a quantidade de produtos retornados seja grande, a quantidade de peças que poderão ser reaproveitadas pode não ser suficiente para atender a demanda.
Portanto, diferentemente da manufatura onde as condições das peças recebidas de fornecedores podem ser estimadas com certa precisão (taxa de defeituosas), para o PCP na remanufatura essa taxa de peças que poderão ser reaproveitadas é incerta e essa informação somente é obtida após a desmontagem.
2.2 Necessidade de controle e rastreamento ao longo do processo de remanufatura para determinados tipos de produtos
Alguns produtos como, por exemplo, dispositivos eletrônicos da indústria aeronáutica possuem números de série controlados, e dessa forma, ao retornarem para a remanufatura devem ser remontados com a mesma combinação anterior. Isso exige um controle do fluxo de peças extremamente rigoroso e preciso. Este tipo de remanufatura normalmente funciona em ambientes do tipo Make-to-Order.
5 Dessa forma, ao contrário da maioria dos produtos que são produzidos em manufaturas, alguns produtos remanufaturados exigem que as mesmas peças que formavam o produto retornado sejam remontadas identicamente, não permitindo a intercambiabilidade de peças comuns entre os produtos.
2.3 Necessidade de desmontar o produto
Talvez a característica mais marcante da remanufatura seja a necessidade de desmontar os produtos antes de iniciar qualquer outra operação de beneficiamento. Esta característica torna-se ainda mais importante quando torna-se trata de produtos que não foram projetados para torna-serem desmontados, o que ocorre na maioria dos casos. É importante salientar que a desmontagem não é simplesmente a operação inversa da montagem, o que muitas vezes dificulta estas operações. Por ser a primeira operação do processo de remanufatura, a desmontagem fornece os principais inputs para o PCP, em termos de quantidade de refugos, quantidade de peças remanufaturáveis, condições dessas peças, operações necessárias, etc.
Com isso, o PCP na remanufatura deve considerar uma fase anterior, a fase de desmontagem, como a principal geradora de informações para a tomada de decisão.
2.4 Diferença entre o mix de produtos retornados e o mix de produtos demandados O problema de balancear a demanda com o mix de produtos retornados é outra característica que aumenta a complexidade das atividades de PCP na remanufatura, principalmente em termos do controle dos estoques. Por um lado, pode haver excesso de peças, quando a demanda por determinado produto for menor que a quantidade retornada do mesmo, e por outro, pode haver baixo nível de serviço ao consumidor, se a demanda for maior que a quantidade retornada. Em alguns casos, atividades extras como troca de peças sobressalentes entre remanufaturas são práticas comuns.
Assim, uma complexidade adicional é imposta ao PCP na remanufatura, que além de lidar com a incerteza em relação ao mix da demanda precisa considerar a incerteza com relação ao
mix do abastecimento.
2.5 Incertezas relacionadas a quantidade e tempo para de retorno dos produtos
A quantidade de produtos que retornam e o momento de retorno são fatores que não podem ser controlados pelas empresas remanufatureiras. Esta característica é principalmente devida à fatores como estágio do ciclo de vida dos produtos e a taxa de mudança tecnológica. Essa dificuldade introduz a necessidade de previsões da quantidade de produtos a retornarem e o momento do retorno, exigindo ao mesmo tempo atividades de logística reversa.
Portanto, ao contrário da manufatura onde as quantidades de peças necessárias para se montar o produto final são adquiridas de fornecedores com determinada precisão, para o PCP na remanufatura a aquisição dessas mesmas peças necessárias para montar o produto final são incertas.
2.6 Alta variabilidade dos tempos de processamento e setup
Essa característica é outra conseqüência das diferentes e incertas condições das peças retornadas. Como exposto na seção 2.1, dois produtos idênticos podem apresentar um conjunto de peças em condições totalmente diferentes, ou seja, um mesmo tipo de peça retirada de dois produtos diferentes pode necessitar de operações de remanufatura diferentes. Mais do que isso, cada uma delas pode precisar de um grau diferente de tratamento em cada operação. Por exemplo, considere duas peças de um mesmo tipo em condições diferentes de
6 conservação. Uma delas pode requerer somente 5 minutos para ser limpa, enquanto a outra pode requerer 20 minutos para ser completamente limpa. Com isso, o tempo de preparação do equipamento também pode variar bastante em função das condições de cada peça.
Logo, enquanto o PCP na manufatura utiliza dados relacionados a tempos de processamento e tempos de setup relativamente estáveis (obviamente isto não é generalizável), o PCP na remanufatura lida com tempos de processamento e setup altamente variáveis mesmo se as peças forem do mesmo tipo.
3. A utilização de jogos para o ensino-aprendizagem
Os jogos são ferramentas bastante interessantes para o ensino-aprendizagem, na medida em que são de baixo custo, interativos, lúdicos e vivenciais. Muitos autores vêm mostrando suas experiências na utilização de jogos e simulação para o ensino nos cursos de engenharia de produção, em especial jogos que utilizam blocos de montagem como, por exemplo, os trabalhos de Olivares e Campos (2002), Pinho et al (2005) e Depexe et al (2006). De fato, jogos de empresas são técnicas muito eficazes de ensino e constituem-se como um avanço metodológico.
A utilização de blocos de montagem do tipo LEGO® é chamada por alguns autores de Dinâmica MIB (Montagem Interativa de Bloquinhos). Esta dinâmica já se mostrou efetiva para os processos de ensino-aprendizagem de diversos conceitos ou ferramentas dentre as quais pode-se citar o Sistema Toyota de Produção, diferenças entre sistemas produtivos puxados e empurrados, células de montagem, fluxo de materiais, etc. A principal vantagem em se utilizar esses blocos é a possibilidade de simular a montagem de peças e a visualização física de estoques e fluxos produtivos. Além disso, o potencial de jogos utilizando blocos de montagem pode ser ampliado se utilizados em conjunto com outras ferramentas como sistemas computacionais ou mesmo com o apoio de papel, lousa e diagramas para acompanhamento e tomada de decisões dos participantes. Neste sentido, o jogo que é proposto neste trabalho fará uso não somente dos blocos mas de papel, caneta, calculadora e dados.
O objetivo fundamental do jogo aqui proposto é proporcionar o aprendizado, permitindo que os alunos se envolvam completamente em uma experiência concreta, e após isso, reflitam sobre essa experiência ao praticá-la e/ou observá-la. Além disso, os jogos possuem elementos de trabalho em equipe e competição, o que contribui para aumentar o interesse dos alunos. 4. O jogo proposto
O jogo a ser utilizado para o ensino-aprendizagem das diferenças entre remanufatura e manufatura com relação ao PCP consiste basicamente em sucessivas tomadas de decisão pelos participantes em função de um conjunto de variáveis. O foco é a coordenação das ordens de produção e compra. Esta seção será dividida em duas subseções para facilitar o entendimento da aplicação do jogo: preparação e dinâmica.
4.1 Preparação
O material necessário para a dinâmica é:
− blocos de montagem de uma cor. A quantidade dependerá do número de pessoas que participarão da dinâmica;
− blocos de montagem de outra cor, diferente da cor anterior. A quantidade dependerá do número de pessoas que participarão da dinâmica;
7 − 1 caneta tipo “retro-projetor” para marcar alguns blocos de montagem;
− Tabelas de cálculo de necessidades de materiais, do tipo MRP (Material Requirement
Planning) pré-produzidas. A quantidade dependerá do número de pessoas que participarão
da dinâmica;
− 1 dado simples (6 faces);
− Calculadoras. (opcional, uma vez que os cálculos podem ser feitos manualmente). A quantidade dependerá do número de pessoas que participarão da dinâmica.
As primeiras providências a serem tomadas são: a confecção das tabelas de necessidades de materiais e a marcação de alguns blocos de montagem.
A tabela do tipo MRP pode ser utilizada de várias maneiras, o que caberá ao responsável pela dinâmica desenvolver, conforme sua necessidade. A seguir, na figura 2, é apresentada uma tabela modelo que pode ser usada como referência.
Período 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Necessidades brutas Estoque disponível Necessidades líquidas
Necessidades líquidas defasadas pelo lead-time Liberação planejada de ordens
Figura 2 – Modelo de tabela de cálculo de necessidades de materiais para ser usado na dinâmica
A marcação de alguns blocos de montagem tem a função de diferenciar as peças em termos de condições de conservação para o caso dos produtos a serem remanufaturados. As peças sem marcação representam peças em ótimo estado de conservação e que, portanto, precisarão de uma quantidade mínima de operações de remanufatura. Nesses casos, para efeito de cálculos, os lead-times de processamento serão os mesmos da manufatura. As peças com 1/3 (um terço) de sua superfície superior pintada, representam peças em bom estado de conservação, cujo
lead-time na remanufatura será 30% superior ao lead-time de uma peça fabricada na
manufatura. As peças com 1/2 (metade) de sua superfície superior pintada, representam peças em um estado regular de conservação, cujo lead-time na remanufatura será 50% superior ao
lead-time de uma peça fabricada na manufatura. Já as peças com toda a superfície superior
pintada, representam peças que não poderão ser remanufaturadas, ou seja, devem ser refugadas. A figura 3(a), a seguir, ilustra as marcações.
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(a) (b)
(a) (b)
Figura 3 – Blocos marcados para representar o estado de conservação das peças
As peças devem ser marcadas necessariamente na superfície superior, para garantir que o estado de conservação das peças somente possa ser determinado após a desmontagem dos produtos retornados. O lado (b) da figura 3 mostra como os produtos montados “escondem” o estado de conservação das peças. A quantidade e tamanho das marcações pode ser determinada de maneira aleatória. O produto final é formado por três blocos sobrepostos, como no lado (b) da figura 3. Nesse caso tem-se dois produtos diferentes representados pelas cores diferentes dos blocos.
4.2 Dinâmica
Primeiramente deve-se dividir os grupos que irão trabalhar. O ideal são grupos pequenos de no máximo 3 alunos, para que todos, dentro de cada grupo, possam participar. Para cada grupo deve-se entregar quatro tabelas de cálculo (figura 2). A primeira rodada deve ser realizada para simular um ambiente de manufatura. A segunda rodada deve simular a remanufatura. Essa separação é justamente para que cada grupo sinta as diferenças em relação às mesmas atividades ora realizadas na manufatura, ora realizadas na remanufatura.
4.2.1 Primeira rodada
Uma pessoa, de preferência o professor, deve tomar a condução da dinâmica. Obviamente, antes de iniciá-la é preciso explicar exatamente tudo que será feito ao longo do jogo. Caso os alunos não possuam o conhecimento necessário para a utilização da tabela de cálculos de necessidades, o professor deverá passar esse conteúdo também, anteriormente à dinâmica. A primeira ação do condutor da dinâmica é lançar o dado, para determinar qual será a demanda por produtos finais (de cada tipo) em cada um dos períodos representados pelos números 1, 2, 3, ..., 8 da figura 2. O período 0 representa o presente, que também pode ser preenchido. Caberá ao condutor decidir isso, para determinar, por exemplo, o estoque disponível no presente.
Uma vez determinada a demanda em cada período, o próximo passo é pedir para que os grupos façam os cálculos das necessidades de materiais utilizando as tabelas, os valores de
lead-time (que devem ser pré-definidos) e calculadora. Ao final, os grupos podem comparar
os resultados obtidos e discutir as dificuldades.
Para efeito de ilustração, pode-se considerar que as peças de um dos produtos (uma das cores dos blocos de montagem) são todas compradas, enquanto as peças do outro produto (a
9 segunda cor dos blocos de montagem) são fabricadas internamente. Dessa forma, duas tabelas de cálculos serão utilizadas nesta rodada.
4.2.2 Segunda rodada
Antes de iniciar esta rodada, deve-se montar produtos finais aleatoriamente com peças marcadas e não marcadas. Essas peças representarão os produtos que retornarão para serem desmontados e remontados na remanufatura. A montagem aleatória proporciona as diferenças entre os produtos usados que serão remanufaturados.
Nesta rodada, a outras duas tabelas que foram distribuídas aos grupos devem ser utilizadas. De preferência deve-se manter a mesma demanda determinada na primeira rodada, para simplificar as comparações. Deve-se salientar aos grupos que os produtos são os mesmos, o que mudará neste caso é que as peças que compõem o produto final não necessariamente serão compradas de fornecedores (peças novas) ou fabricadas internamente, mas poderão vir de produtos finais retornados.
Assim que os grupos preencherem a tabela com relação às necessidades de peças, o condutor da dinâmica deve lançar o dado novamente para simular a quantidade de produtos retornados em cada período. Ou seja, no primeiro lançamento, se o resultado for 3, isso significa que, no primeiro período, 3 produtos finais serão retornados para cada grupo. Se no segundo lançamento o resultado for 6, isso significa que no segundo período 6 produtos finais serão retornados para cada grupo, e assim por diante. A idéia, neste caso, é atribuir incerteza na quantidade de produtos retornados.
Após os lançamentos, cada grupo deve receber, separadamente para cada período, as quantidades de produtos montados determinada. Em seguida deve-se solicitar que eles desmontem os produtos para verificar as condições das peças. Ao final da desmontagem, para cada período, deve-se preencher a tabela com as novas informações (quantidade de peças e
lead-time de cada uma em função do estado de conservação). Ao final, os grupos podem
comparar os resultados obtidos, debater as dificuldades e discutir as diferenças entre os cálculos realizados na primeira rodada e na segunda rodada. Deve ficar claro para os participantes as características da remanufatura e suas conseqüências para o planejamento da produção, mais especificamente da coordenação das ordens de produção e compra.
5. Conclusões
Com a utilização do jogo proposto neste trabalho os alunos/participantes da dinâmica poderão vivenciar as principais diferenças entre a manufatura e a remanufatura com relação ao PCP, que se evidenciam como complexidades adicionais, pois:
− A Incerteza quanto à condição de retorno do produto até a inspeção de recebimento (dificuldade tratada na seção 2.1) é simulada por meio da “camuflagem” do estado de conservação das peças que são marcadas de maneira a não permitir que o estado de conservação das peças seja verificado antes da desmontagem do produto retornado;
− A necessidade de desmontar o produto (dificuldade tratada na seção 2.3) é simulada por meio da própria desmontagem dos blocos após a determinação da quantidade de produtos retornados;
− A diferença entre o mix de produtos retornados e o mix de produtos demandados (dificuldade tratada na seção 2.4) é simulada pelo lançamento do dado para determinação de ambos os parâmetros, demanda e quantidade de produtos retornados;
10 na seção 2.5) é simulada também por meio do lançamento do dado;
− A alta variabilidade dos tempos de processamento (parte da dificuldade tratada na seção 2.6) é simulada pela diferença de lead-time entre as peças com diferentes estados de conservação determinados pelas marcações realizadas nas peças.
Dessa forma, propoe-se como trabalhos futuros o desenvolvimento do jogo aqui proposto para incluir na dinâmica a dificuldade tratada na seção 2.2, e parte das dificuldades tratadas nas seções 2.5 e 2.6.
É importante ressaltar que deve-se fazer um planejamento prévio da atividade proposta pelo jogo para que o resultado final seja satisfatório. A apresentação dos principais conceitos relacionados à remanufatura e ao sistema MRP deve ser feita, de preferência, anteriormente à dinâmica.
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