PROPOSTA DE PROCEDIMENTO PARA
UTILIZAÇÃO CONJUNTA DE UM
SIMULADOR COMPUTACIONAL E UM
JOGO NA ÁREA DE GESTÃO DA
PRODUÇÃO
Heitor Bezerra Coelho Machado (UNESP ) heitor.bc@hotmail.com Renato de Campos (UNESP ) rcampos@feb.unesp.br
O Lean Board Game é um jogo acadêmico que visa, através de uma competição entre duas ou mais equipes, transmitir de maneira interativa e prática, conhecimentos e conceitos de engenharia de produção e de produção enxuta. O jogo simula uma inndústria de maneira bastante fiel, com muitas variáveis que estão presentes no cotidiano de grande parte das organizações. O interessante do jogo é sua flexibilidade em propor diferentes problemáticas. Este artigo teve como objetivo desenvolver um procedimento em que se possa usar o um simulador computacional como ferramenta de apoio na tomada de decisões do jogo. Para validar o modelo desenvolvido, ele foi testado, com o desenvolvimento de hipóteses a partir de um contexto e objetivo propostos, e a simulação destas hipóteses no software, e com os resultados obtidos calculados os indicadores do jogo em uma rodada. Com base nos resultados do teste realizado, o procedimento demonstrou que a simulação como ferramenta para a tomada de decisões do jogo pode representar uma alternativa visando contribuir para alcançar o objetivo proposto pelo Lean Board Game, ou seja, o ensino e aprendizagem de temas relacionados a gestão da produção. Para a validação do método, novos testes devem ser realizados e ele deve ser posto em prática em algumas rodadas reais do jogo Lean Board Game.
Palavras-chave: Ensino, Aprendizagem, Simulação, Jogos, Lean Production, Gestao da Produção.
2 1. Introdução
O Planejamento e Controle Da Produção (PCP) são algumas das funções que mais impactam na eficácia global da organização. O PCP encarrega-se de produzir na quantidade certa, no momento correto e em um nível de qualidade adequado (SLACK et al., 2009).
Ainda no âmbito do PCP, as decisões sobre o arranjo físico ou layout do chão de fábrica são extremamente relevantes. Decidir aonde alocar as máquinas, equipamentos e pessoas é um processo que deve ser profundamente planejado, pois está diretamente relacionado com a capacidade e a produtividade das operações, é uma decisão que envolve uma grande quantidade de capital e qualquer mudança futura apresentará uma grande dificuldade (MOREIRA, 2000).
Para o ensino e aprendizado da Gestão da Produção pode se fazer uso de jogos que permitam visualizar a prática da teoria, mostrando uma grande ajuda na retenção do conhecimento. Um destes jogos é o Lean Board Game, que propõe o planejamento de uma unidade produtiva e, através de uma competição entre equipes, utilizar conceitos aprendidos nas aulas (GRUPO ENGENHO, 2016).
No Lean Board Game, é necessário desenvolver o layout da produção e o fluxo produtivo. Tanto em um jogo acadêmico quanto em uma indústria real, o uso softwares de simulação, como o Promodel, é extremamente benéfico, pois com este tipo de ferramenta é possível prever o comportamento de um cenário complexo.
O objetivo deste trabalho é propor um procedimento que torne possível utilizar o jogo Lean Board e o software de simulação Promodel de maneira simultânea, sendo o software uma ferramenta de apoio na tomada de decisões do jogo, visando buscar as melhores soluções no layout e no fluxo produtivo para a empresa no cenário proposto.
A utilização das duas ferramentas em conjunto pode promover uma sinergia no processo de aprendizado sobre conceitos de engenharia de produção.
Assim, após a revisão da literatura, são apresentadas a incorporação de algumas etapas incluindo a utilização da simulação no procedimento do jogo, e algumas ilustrações de como seriam estas etapas dentro de um procedimento de uso do Lean Board Game.
3 2. Revisão da literatura
2.1 Planejamento e Controle da Produção – PCP
O Planejamento e controle da produção, segundo Lustosa et al. (2008), é uma necessidade para a sobrevivência de uma empresa nos dias de hoje. Com o avanço tecnológico e o aumento da concorrência global, a produção se tornou uma importante vantagem competitiva e um importante papel no planejamento estratégico da empresa. Para Fernandes et al. (2010), o planejamento e controle da produção são um conjunto de decisões que tem como objetivo definir o que, quanto, quando, quem aonde e como produzir, comprar e entregar.
O processo de planejamento da produção é afetado pela inércia de decisão, ou seja, o espaço de tempo entre o planejar e o executar. Isto porque neste intervalo podem ocorrer imprevistos, especialmente se o planejamento for de longo prazo (CORRÊA et al., 2008; VOLLMANN et al., 2008).
Segundo Lustosa et al. (2008), a principal propriedade do estoque no PCP é conferir independência entre os processos produtivos, já que cada um tem o seu próprio ritmo. Dentre as vantagens que o estoque pode conferir estão: pronto-atendimento, ganho de escala, proteção, antecipação e especulação. Porém estas vantagens não são gratuitas, pois os estoques representam custos.
2.2 Arranjo Físico
O arranjo físico ou layout de uma unidade pode ser definido com a distribuição dos recursos produtivos no chão de fábrica, tais como máquinas, equipamentos, pessoas e instalações (SILVA et al., 2012).
Segundo Slack et al. (2009), existem quatro tipos básicos de arranjo físico: i) Arranjo físico posicional ou arranjo físico de posição fixa ; ii) Arranjo físico por processo ; iii) Arranjo físico por produto, arranjo em fluxo ou arranjo por produto ; iv) Arranjo celular. Geralmente as empresas empregam um arranjo misto.
Existem muitos fatores que influenciam a escolha do tipo de arranjo físico, mas as duas variáveis que possuem mais influência na hora da decisão são o volume e a variedade. Um
4 volume baixo e variedade alta se adaptam melhor a um arranjo físico posicional ou talvez por processo. Por outro lado um volume alto com variedade baixa se adapta melhor a um arranjo físico por produto (SLACK et al. 2009). A Figura 1 a seguir demonstra a relação do volume e da variedade com o tipo de arranjo físico ideal.
Figura 1 – Volume e variedade X tipo de arranjo
físico
Fonte: Slack et al., (2009) 2.3 Lean manufacturing
Segundo Liker et al. (2006), o lean manufacturing, ou produção enxuta, prega uma filosofia enxuta, sendo seus objetivos o foco no cliente, melhoria contínua e qualidade, tendo como método a melhoria contínua e a forte integração dos processos.
O lean busca a melhoria contínua do sistema produtivo, identificando e reduzindo os desperdícios, baseando-se em 5 princípios (SATOLO et al., 2006; WOMACK; JONES, 2004):
Definição de valor, a partir da perspectiva do cliente final.
Definir as características do produto a partir das necessidades do cliente.
Tornar o fluxo dos processos, desde o início até a entrega ao cliente final, contínuo e harmônico, eliminando os desperdícios que não agregam valor.
5 Somente produzir o que, quanto e quando for necessário, reduzindo os estoques em
processo em processo e de produtos finalizados.
Buscar sempre a perfeição, implantando a melhoria continua sempre.
Dallas et al. (2006) relata que com a implantação da produção enxuta os estoques são reduzidos ao seus mínimos, evidenciando desperdícios que antes eram camuflados pelo estoque excedente. Desta maneira pode-se evidenciar a situação real da empresa, permitindo a eliminação de desperdícios e a melhoria continua, resultando em lead times menores e uma maior flexibilidade.
2.4 Simulação e modelagem
A simulação é uma ferramenta que permite a análise do comportamento e do desempenho de um sistema real a partir da sua modelagem, através de modelos matemáticos ou computacionais. Simulação pode ser descrito como “tentativa de replicar ou imitar formas do comportamento de um sistema, real ou sendo projetado, através da construção de um modelo matemático desenvolvido em um computador” (VIEIRA, 2006).
Chwif et al. (2010) também consideram a simulação uma poderosa ferramenta, isto devido ao fato de que com a simulação, é possível observar, com fidelidade, os comportamentos dinâmicos e aleatórios de sistemas reais, que possuem um alto nível de complexidade.
Segundo Harrel et al. (2000), os custos da implementação de um sistema de simulação devem ser considerados, já que são necessários hardwares, softwares e mão de obra especializada. Da mesma maneira o beneficio recorrente da simulação também deve ser considerado. Comparando a implantação de dois projetos, um com simulação e outro sem, inicialmente o custo com simulação será maior. Porém este custo a mais pode ser explicado com a economia que ele ira gerar. A Figura 2 demonstra esta relação.
6 Fonte: Harrell et al. (2000)
2.5 Promodel
Dentre os softwares simulação e modelagem, o Promodel é um dos que mais tem ganhado destaque. Desenvolvido pela Promodel Corporation, o programa ganha destaque por sua grande quantidade de ferramentas, capacidade de simular diferentes ambientes e fácil utilização. Pode-se inserir variáveis aleatórias e utilizar distribuições probabilísticas nas simulações. Após a modelagem da linha e da simulação o programa tem a opção de gerar relatórios com diversas informações, como por exemplo, a utilização dos recursos produtivos, que servem como base para o cálculo da eficiência da linha produtiva. Por ser um programa intuitivo e de fácil utilização não é necessário um treinamento extenso e seu aprendizado pode ser feito de maneira simples e rápida (BELGE CONSULTORIA, 2016).
2.6 Lean Board Game
O Lean Board Game é um jogo de tabuleiro desenvolvido pelo GRUPO ENGENHO (2016) que propõe a criação de um sistema produtivo do zero, e através da competição de duas equipes colocar conhecimentos de engenharia de produção e mais especificamente de manufatura lean. Dentre as atividades do jogo estão: Projeto do layout incluindo corredores, áreas de circulação, áreas suporte e áreas de estoque; definição dos turnos e jornadas; aquisição de máquinas e equipamentos; contratação de mão-de-obra; aquisição de recursos auxiliares; definição e aquisição de embalagens; sincronização das áreas produtivas e distribuição de atividades e processos.
3. Desenvolvimento
3.1 Contextualização do jogo
Lean Board Game é um jogo acadêmico que visa, através de uma competição entre duas ou mais equipes, transmitir de maneira interativa e prática, conhecimentos e conceitos de engenharia de produção e de produção enxuta.
7 O jogo simula uma indústria de maneira bastante fiel, com muitas variáveis que estão presentes no cotidiano de grande parte das organizações. O interessante do jogo é sua flexibilidade em propor diferentes problemáticas.
Antes do jogo começar, o contexto em que a empresa fictícia se encontra deve ser desenvolvido pelo moderador do jogo. Este contexto deve conter informações do mercado, dos fornecedores e dos processos internos. Neste a suposta empresa pode apresentar um ou mais desafios que devem ser o objetivo final do jogo, como por exemplo: baixa eficiência; baixa produtividade; custos elevados; receita baixa; e layout ineficiente entre outros.
Segundo o GRUPO ENGENHO (2016), os processos que devem ser planejados pelos jogadores são:
Definição do layout incluindo corredores, áreas de circulação, áreas de estoque e áreas de suporte;
Definição de turnos e jornadas de trabalho; Aquisição de máquinas e equipamentos; Contratação de mão-de-obra;
Aquisição de recursos auxiliares; Definição e aquisição de embalagens; Sincronização de áreas produtivas; Distribuição de atividades e processos. Alguns dados são fornecidos pelo jogo, entre eles:
Mix de produtos: engrenagem e eixo
Custo da matéria prima: R$15,00 por peça produzida
Custo da mão-de-obra: R$2850,00 por mês e R$26,00 por hora extra Custos fixos da instalação industrial: R$20000,00
Taxa de financiamento: 100% em 10 anos
Informações sobre as máquinas e equipamentos: descritos na tabela a seguir (Tabela 1) O jogo define as informações sobre as máquinas (Tabela 1), como também são definidos os tempos para as operações durante a produção.
8 Durante cada rodada são calculados os resultados e obtidos alguns indicadores relativos a lucratividade, eficiência, produtividade, lead time, custos de mão-de-obra, custos gerais e depreciação. Ao fim de 5 rodadas vence a equipe que apresentar o melhor desempenho global. Para este acompanhamento o jogo fornece uma tabela que deve ser preenchida a cada rodada (ver Tabela 2).
Tabela 1 - Portfólio de máquinas
TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3
Máquina 1A 1B 1C 2A 2C 3C 4B 5B Custo R$ 30.000 R$ 200.000 R$ 350.000 R$ 400.000 R$ 750.000 R$ 750.000 R$ 50.000 R$ 400.000 E NGRENAG E M
Tempo de Ciclo Médio
(seg) 325 116,2 49 82 56 59 180 80 Custo Ferramental (peça) R$ 1,10 R$ 1,30 R$ 2,40 R$ 1,50 R$ 2,70 R$ 1,50 R$ 0,00 R$ 1,00 Custo de Manutenção (dia) R$ 100,00 R$ 120,00 R$ 72,00 R$ 140 R$ 80,00 R$ 40,00 R$ 100,00 R$ 200,00
Peças por ciclo 42
Vida Útil (ano) 4 10 10 10 10 10 10 10 Prazo de entrega (meses) 1 1 1 1 1 1 10 10 Automação Não sim sim sim sim sim não não
E
IXO
Tempo de Ciclo Médio
(seg) 480 171,4 71,4 60 41 38 180 80 Custo Ferramental (peça) R$ 1,50 R$ 1,80 R$ 3,60 R$ 1,10 R$ 1,90 R$ 0,90 R$ 0,00 R$ 1,00 Custo de Manutenção (dia) R$ 100,00 R$ 120,00 R$ 72,00 R$ 140 R$ 80,00 R$ 40,00 R$ 100,00 R$ 200,00
Peças por ciclo 33
Vida Útil (ano) 4 10 10 10 10 10 10 10 Prazo de entrega (meses) 1 1 1 1 1 1 10 10 Automação não sim sim sim sim sim não não
9 O jogo possui um tabuleiro principal, como demonstrado na Figura 3, aonde se pode visualizar a empresa como um todo e acompanhar o andamento do jogo durante as rodadas. Neste tabuleiro são representados os fornecedores, o layout da empresa (onde ficam as máquinas, equipamentos, pessoas, estoque, estoques de supermercado etc.), alguns indicadores, uma tabela com o acompanhamento dos rounds, algumas cartas “surpresa” (representam algumas variáveis aleatórias que simulam as incertezas do dia a dia em uma indústria) e mais algumas informações a respeito da empresa.
Figura 3 – Tabuleiro do
jogo Fo
nte: Lean Board Game 3.2 Procedimento para o Jogo
Visando tornar esta etapa mais intuitiva e lógica foi desenvolvido um método com alguns passos para tomar estas decisões de forma sequencial:
10 O moderador deve fornecer alguns dados para as equipes. Estes dados foram desenvolvidos pelo moderador ou por sua equipe para oferecer desafios durante o jogo, colocando em prática alguns conceitos de engenharia de produção. Estes dados são:
Descrição do mercado: a situação atual do mercado em que a empresa se encontra e suas características. Por exemplo, se há alguma recessão ou se o mercado apresenta sazonalidade
Descrição da empresa: as características e o status atual da empresa. Por exemplo, a condição financeira e o espaço físico.
Descrição dos fornecedores: informações a respeito de seus fornecedores, como tamanho do lote mínimo, prazo de entrega e custo de transporte.
Mix de produtos: embora os produtos já serem pré-estabelecidos (engrenagem e eixo), outras informações devem ser disponibilizadas, como processo de fabricação e previsão de demanda
Com os dados distribuídos deve-se ser apresentada a problemática do jogo, ou seja, o desafio a ser resolvido pelas equipes, sendo que todo o planejamento deve ser realizado baseado nesta problemática.
Round 1
1° passo: Identificar as limitações da empresa a partir das informações disponibilizadas (capital disponível, demanda, espaço físico, etc.).
2° passo: Verificar quais destas limitações afetarão o objetivo principal.
3° passo: Aquisição das máquinas. A partir do capital disponível, analisar quais máquinas melhor atendem o desafio proposto.
4° passo: Projeto do layout. Deve ser definido o local de cada máquina, o local dos corredores, áreas de circulação, de suporte e de estoque.
5° passo: Aquisição de máquinas. Deve ser analisado quais equipamentos serão úteis nos processos da indústria.
11 7° passo: Definição dos turnos e jornadas. Baseado na problemática e na capacidade produtiva deve-se definir os turnos e as jornadas de trabalho
8° passo: Contratação de obra. A partir da proposta, do layout e dos turnos, a mão-de-obra deve ser contratada.
9° passo: Sincronização da produção. Com quase todo o planejamento já realizado, a produção deve ser sincronizada.
10° passo: Distribuição de atividades e processos. Todos os recursos devem ser alocados ao seu processo referente.
Cada um desses passos deve ser tomado com o foco na problemática principal proposta, de maneira a alinhar o objetivo em cada decisão. A cada etapa deve ser verificado se a decisão não entrou em conflito com as decisões anteriores, se há alguma possível melhora e se todas estão alinhadas com a problemática. O fluxograma a seguir (Figura 4) demonstra o método.
12 Nos turnos seguintes poderão ser apresentadas mudanças no cenário proposto. Também poderá ser analisado os resultados obtidos no turno anterior. Se for necessário realizar modificações pode-se seguir os mesmos passos, com a diferença que, além de mais informações, o planejamento não começará do zero.
3.3 Aplicação do Promodel no procedimento do jogo Lean Board Game
O Promodel é um software de simulação de eventos discretos, que é usado para planejar, projetar e melhorar processos de manufatura, logística e serviços. Com ele se pode modelar ambientes com muitas variáveis e com lógicas complexas e através da simulação prever
13 virtualmente seu comportamento na vida real. A utilização do Promodel nos processos tem e demonstrado uma forte ferramenta na redução de custos, aumento de capacidade e redução do lead-time.
Visto que o Lean Board Game tem como intuito imitar de maneira fiel uma empresa manufatureira, e mais especificamente seus processos produtivos, o software Promodel pode ser utilizado como apoio a tomada de decisões no jogo, especialmente nos quesitos máquinas e layout.
Ao adicionar o software como ferramenta de apoio para tomada de decisões do jogo, o passo a passo para o planejamento das rodadas irá mudar. Os passos 3, 4 e 5, aquisição de máquinas, projeto do layout, e aquisição de equipamentos, respectivamente, se tornarão no desenvolvimento de hipóteses de aquisição de máquinas, do projeto de layout e da aquisição de equipamentos. Depois destas etapas serão adicionados 4 novos passos (sendo as 3 subsequentes realizadas pelo software Promodel), são eles:
Modelagem das hipóteses. As hipóteses de aquisição de máquinas e do projeto de layout são modeladas no software.
Simulação das hipóteses.
Analise dos resultados. A partir dos relatórios gerados pelo software, as melhores hipóteses são escolhidas.
Aplicação da hipótese. A melhor hipótese é aplicada.
Atualizando o fluxograma do procedimento sem as simulações (Figura 4), obtém-se o novo procedimento a seguir (Figura 5). Assim demonstrado aonde e de que maneira o Promodel pode ser introduzido no processo do jogo Lean Board Game.
14 Figura 5 - Fluxograma do jogo
atualizado
15 Para verificar a validade do procedimento foi realizado um teste em que é proposto o contexto em que uma empresa fictícia é possível o projeto da empresa com o desenvolvimento de 3 hipóteses baseando-se nos três tipos básicos de arranjo físico (funcional, celular e por produto). A Figura 6 exemplifica a simulação da hipótese de projeto com o layout, e a Figura 7 mostra o relatório com dados de desempenho do sistema produtivo.
Figura 6 – Simulação da hipótese com layout
Funcional
Fonte: Software Promodel
Figura 7 - Produtividade da hipótese com layout Funcional
16 Ao se obter os dados do desempenho da produção com determinada hipótese, os cálculos da tabela de controle do jogo pode ser montada (ver exemplo na Tabela 2 para o arranjo por produto).
Tabela 2 – Tabela de controle da hipótese de layout por produto
TABELA DE CONTROLE - hipótese 3
REFERÊNCIAS ROUND 1
LEAD TIME
(tempo de processo+tempo de espera) em horas
VENDAS
CAPACIDADE DE PRODUÇÃO POR DIA
QUANTIDADE ENTREGUE POR DIA (ENGRENAGEM) 409
QUANTIDADE ENTREGUE POR DIA (EIXO) 504
DIAS ÚTEIS 22
PREÇO DA ENGRENAGEM (R$) 18
PREÇO DO EIXO(R$) 31
FATURAMENTO
505692 [(qtd engr X preço)+(qtd eixo X preço)] X dias
CUSTO E DESPESAS
QUANTIDADE DE FUNCIONÁRIOS 4
TURNOS 1
HORAS EXTRAS POR DIA 0
MÃO-DE-OBRA
11400 (operadores X turnos X R$2850)+(Horas extras X R$26)
MATÉRIA PRIMA
301290 qtd de unidades X R$15
ESTOQUE EM PROCESSO-WIP
CUSTO FERRAMENTAL POR PEÇA (ENGRENAGEM) 6,6
CUSTO FERRAMENTAL POR PEÇA (EIXO) 6,4
FERRAMENTAL
130350 (qtd engre X custo fer.)+(qtd eixo X custo fer.)
MANUTENÇÃO POR DIA 384
MANUTENÇÃO
8448 Custo por dia X número de dias
NÚMERO DE EMPILHADEIRAS 0
EMPILHADEIRAS
0 Qtd de empilhadeiras X R$5000
QUANTIDADE REJEITADA POR DIA REJEIÇÃO 0 Qtd rejeitada X R$15 INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 20000 fixo em R$20000 FINANCIAMENTO DE EQUIPAMENTO 0 100% em dez anos CUSTO + DESPESA 471488
CUSTO POR PEÇA
23,47346 (Custo+despesa)/Numero de peças
17
FINANCEIROS Faturamento - custos e despesas
LUCRO (%)
1,702878
(lucro/faturamento) X 100
Visando comparar os principais indicadores resultantes de cada hipótese, obtem-se a Tabela 3. Se analisarmos a tabela, é identificado que a hipótese que apresenta um menor custo total é a 2°, com arranjo físico celular, porém a hipótese que apresenta a maior produtividade, faturamento e lucro é a terceira, com arranjo físico por produto.
Tabela 3 - Comparação entre as hipóteses
COMPARAÇÃO DE RESULTADOS
Indicadores HIPÓTESE 1 HIPÓTESE 2 HIPÓTESE 3
Tipo de arranjo
Layout Funcional Layout Celular Layout por Produto
Quantidade de engrenagens 9000 9000 9000 Quantidade de eixos 9000 9000 11088 Faturamento R$ 440.902,00 R$ 440.902,00 R$ 505.692,00 Custos + Despesas R$ 442.314,00 R$ 438.148,40 R$ 471.488,00 Custo por unidade R$ 24,58 R$ 24,35 R$ 23,47 Lucro -R$ 1.412,00 R$ 2.753,60 R$ 34.204,00 Lucro percentual -0,07% 0,15% 1,70% 4. Considerações Finais
O Lean Board Game é uma ferramenta de ensino que visa pôr em prática conhecimentos teóricos adquiridos em salas de aula. Ele funciona como um jogo que reproduz uma unidade produtiva de uma indústria. Por reproduzir uma linha de produção, o software Promodel pode ser usado como uma ferramenta de apoio para a tomada de decisões deste jogo.
O estudo realizado teve como objetivo desenvolver um procedimento em que se possa usar o um simulador (Promodel, FlexSim, Arena ou outro simulador) como ferramenta de apoio na tomada de decisões do jogo. Para validar o modelo desenvolvido, ele foi testado, com o
18 desenvolvimento de hipóteses a partir de um contexto e objetivo propostos, e a simulação destas hipóteses no software, e com os resultados obtidos calculados os indicadores do jogo em uma rodada.
Com base nos resultados do teste realizado, o procedimento demonstrou que a simulação como ferramenta para a tomada de decisões do jogo pode representar uma alternativa visando contribuir para alcançar o objetivo proposto pelo Lean Board Game, ou seja, o ensino e aprendizagem de temas relacionados a gestão da produção. Para a validação do método, novos testes devem ser realizados e ele deve ser posto em prática em algumas rodadas reais do jogo Lean Board Game.
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