o papeL da automação Na gestão da cadeia de suprimeNtos
Ricardo Caruso Vieira (rcaruso@aquarius.com.br),
Departamento de Serviços Especiais da Aquarius Software Ltda.
iNtrodução
Peter Drucker, um dos pensadores mais influente da área de gestão empresarial do século passado, foi o primeiro a descrever cada empresa como uma cadeia de elementos cujo objetivo é gerar valor, seja para seus clientes, empregados, acionistas ou parceiros. Essa descentralização conceitual das companhias foi a principal origem das modernas teorias de gestão estratégica que têm como principal foco o alinhamento das diversas áreas da empresa com um objetivo comum.
Dentro desse contexto, a automação tem sido vista como uma área estratégica cada vez mais importante dentro do negócio. Além das responsabilidades tradicionais como gestão e manutenção das malhas e sistemas de controle, ela tem passado a ser a responsável pelos sistemas de informação de chão-de- fábrica e muitas vezes chamada de TA, tecnologia de automação, em contraposição a TI, tecnologia de informação, responsável pela gestão dos sistemas corporativos.
Dessa forma a automação é um dos grandes pilares para a estratégia de gestão integrada de processos como os de qualidade, manutenção, produção e cadeia de suprimentos, ou Supply Chain.
Com a convergência de tecnologias entre as áreas de TI e automação, a contribuição do chão de fábrica à gestão da cadeia de suprimentos vem sendo estudada sobre a ótica de integração de sistemas, com o levantamento das informações a serem compartilhadas entra as camadas de software.
cadeia de suprimeNtos
Ao investigarmos a disciplina de gestão da cadeia de suprimentos, logo encontramos uma semelhança muito grande com um conceito bem mais antigo, de origem militar, que é o de logística. As diferenças e semelhanças entre os dois deram origem a tantas discussões nos meios especialistas, que Halldorsson e Larson, em 2004, lideraram uma vasta pesquisa internacional com os maiores nomes do tema sobre as diferenças entre as duas abordagens.
Eles conseguiram identificar quatro correntes diferentes:
os que defendem que a gestão de cadeia de suprimentos é parte da logística (que chamou de tradicionalist), os que consideram a logística parte da gestão da cadeia de suprimentos (unicionist), os que definem gestão de cadeia de suprimentos como o novo nome da logística (re-labelist) e os que consideram duas disciplinas diferentes, com algumas sobreposições (intersectionist).
Apesar dessas correntes, podemos considerar que ambos tratam da gestão da rede de materiais e serviços industriais desde sua origem até o seu consumo. Na definição da APICS (Advancing Productivity, Innovation, and Competitive Success) para o termo SCM (Supply Chain Management), ele é o design, planejamento, execução controle e monitoramento das atividades da cadeia de suprimentos com o objetivo de criar uma rede de valor, construindo uma infraestrutura competitiva, alavancando uma logística internacional, sincronizando o fornecimento com demanda e medindo o desempenho globalmente.
A metodologia de gestão da cadeia de suprimentos mais comumente adotada é a SCOR (Supply Chain Operation Reference Model), desenvolvida pela SCC (Supply Chain Council). A SCC é uma associação fundada em 1996 pela AMR Research, instituição independente de pesquisa adquirida pela Gartner em 2009, pela empresa de consultoria Pittiglio Rabin Todd & McGrath e 54 grandes indústrias.
A proposta da metodologia é simplificar o estudo da gestão da cadeia de suprimentos por meio da padronização da terminologia, padronização dos passos de melhoria e padronização dos processos.
Esse modelo propõe que os processos sejam organizados em níveis, do mais genérico ao mais específico para as particularidades de cada organização. Conforme a Figura 1, o primeiro nível é formado pelos processos de planejamento, abastecimento, produção, distribuição e devolução.
O segundo nível é o que descreve a configuração da cadeia de suprimentos. Intimamente ligado à atividade produtiva, é onde o processo é classificado. Por exemplo, em make- to-stock, empresas que produzem com o objetivo de atingir metas de níveis de estoque, ou make-to-order, que produzem com base em pedidos.
O nível três é o que possui o detalhamento da cadeia e os indicadores de desempenho. Entre os principais indicadores, estão grau de flexibilidade, tempo de resposta, eficiência na gestão de recursos e custos.
Figura 1 – Modelo SCOR.
Tendo em vista esses indicadores, a gestão da produção assume um papel bastante central para o desempenho global da cadeia. Dessa forma a AMR Research propôs um
modelo de integração de sistemas de chão de fábrica com sistemas corporativos aderentes ao SCOR, composto por três níveis: planejamento, execução e controle. Em termos de sistemas, temos o ERP (Enterprise Resource Planning), responsável pela gestão corporativa e planejamento, o MES (Manufacturing Execution System), gerindo a produção industrial e o sistema de controle, composto pelos sistemas de chão de fábrica.
Com essa integração, o planejamento realizado pelo ERP passa a ter acesso aos dados mais precisos de desempenho e disponibilidade de recursos fornecidos pela automação e o chão de fábrica às necessidades e alterações de planejamento da área de negócio.
Com isso, temos um impacto direto sobre as atividades de planejamento de produção e gestão da produção.
coNtroLe e pLaNejameNto de produção
A área de controle e planejamento de produção, ou PCP, é responsável por garantir que o processo de fabricação seja realizado de forma a atender os prazos acordados com as próximas fases da cadeia logística. As principais ferramentas utilizadas para isso são a otimização de rotas de chão de fábrica, sequenciamento adequado de ordens de produção e alocação ótima de recursos.
Para que esse planejamento seja bem sucedido, é importante que os dados de recursos disponíveis, como operadores e equipamentos, e desempenho das células produtivas sejam os mais acurados possíveis. A melhor fonte de informações sobre velocidade real de produção e disponibilidade de equipamentos são os próprios sistemas de automação.
Para apoiar a atividade do PCP, e permitir a troca de dados entre automação e sistemas de planejamento, foram desenvolvidos os sistemas de planejamento de produção para chão de fábrica (Plant Floor Scheduler).
Esses sistemas trabalham com um modelo do chão de fábrica capaz de prever tempos e rotas para uma sequência de ordens de produção, e coleta dados do chão de fábrica, via sistemas de automação ou de gestão da produção, para garantir que os equipamentos estão apresentando o desempenho previsto ou estão disponíveis dentro da agenda desejada.
1 – Modelo de chão de fábrica
A modelagem do chão de fábrica é feita pela parametrização de quatro elementos: recursos, operações, rotas e calendários. Os recursos são os equipamentos envolvidos no processo produtivo.
As operações são os passos necessários para uma determinada fabricação. As rotas são as sequências de recursos que podem ser usadas para uma sequencia de operações. Os calendários são os períodos de disponibilidade dos recursos.
Para processos de manufatura fortemente dependentes de ação humana, o calendário é bastante próximo da agenda de turnos. Essa informação é usada pelo sistema para a previsão de data de término das ordens de produção. Um exemplo de configuração de turnos pode ser visto na Figura 2.
Figura 2 – Configuração de Calendários.
No modelo de equipamentos ficam as informações de capacidade produtiva e eficiência de cada recurso.
Essa é a fonte mais comum de erros no processo de planejamento. Sistemas estáticos de apoio ao PCP, que não possuem conexão com os sistemas de automação, mantêm valores estáticos para desempenho e disponibilidade. Nesses casos, quando ocorre uma parada de equipamento ou degradação de seu desempenho, são necessários ajustes manuais que, em ambientes produtivos complexos, são bastante complicados. A configuração vista na Figura 3 mostra a parametrização de um recurso com suas características de desempenho e capacidade.
Figura 3 – Configuração de Recursos.
A configuração de operações e rotas, por fim, conecta as atividades necessárias para a manufatura aos equipamentos. A separação da configuração de operação da de equipamentos é fundamental em processos onde existem alternativas de localização para execução de uma determinada atividade. Uma atividade de corte, por exemplo, que normalmente é executada em um determinado equipamento pode ser alocada para outro com a mesma capacidade visando à otimização do uso dos recursos disponíveis.
2 – Planejamento
Com o modelo de chão de fábrica configurado, a atividade de planejamento se concentra em ordenar de forma otimizada as ordens de produção nas diversas rotas. Sistemas de planejamento para chão de fábrica normalmente apresentam recursos para auxiliar a ordenação das ordens de produção, tipicamente recebidas do sistema ERP.
Esses recursos variam bastante entre as ferramentas de mercado, mas normalmente são baseados na teoria das restrições observando datas de entrega de materiais, data prevista para finalização da produção e melhor ocupação dos equipamentos. Alguns, ainda, disponibilizam heurísticas de otimização que sugerem uma alocação ótima para um determinado período de tempo.
Figura 4 – Interface de Planejamento.
A Figura 4 mostra uma interface típica de planejamento, com as atividades alocadas por equipamentos e prazos para término das ordens de fabricação.
sistemas de gestão da produção
Os sistemas de gestão da produção são sistemas da camada MES responsáveis pelo acompanhamento da execução das ordens de produção no chão de fábrica. Por meio de acesso aos sistemas de automação, interação com os operadores e leitura de identificadores, como códigos de barra e tags RFID, eles são capazes de monitorar as atividades de movimentação, consumo e genealogia rastreando cada produto através das células produtivas.
Quando presente na indústria, ele se torna a principal fonte de dados para a atualização das informações de desempenho dos sistemas de controle e planejamento de produção, e também o principal responsável por reportar detalhes da execução da ordem de produção para sistemas corporativos como o ERP.
1 – Modelo de Equipamentos
A base para a configuração do sistema de gestão da produção é o modelo de equipamentos. Ele que vai representar os recursos físicos do chão de fábrica, e mapear as variáveis dos sistemas de automação a serem monitoradas. De acordo com a norma S95 da ISA, norma que trata sobre a troca de dados entre sistemas corporativos e de chão de fábrica, os equipamentos devem
estar organizados de forma hierárquica, respondendo aos seguintes níveis: enterprise, site, area, production line (ou process cell) e unit.
Cada unit, que representa um equipamento ou unidade de armazenamento da linha de produção, mantém a lógica de interpretação das variáveis de automação, tipicamente coletadas via OPC. Um tanque de armazenamento de insumo, por exemplo, pode guardar referência do tag de medição de nível, responsável por indicar eventos de consumo e capacidade atual da unidade de estoque.
Figura 5 – Modelo de Equipamentos
2 – Modelos de Eventos
A modelagem dos eventos de produção está intimamente ligada à decisão das unidades a serem rastreadas. Cada segmento industrial possui um ou mais tipos de unidades, podendo ser lotes, bateladas, rolos, chapas e muitos outros.
Essa modelagem deve estar alinhada às políticas gerais de gestão da cadeia de suprimentos e cada item deve ter um identificador único para os sistemas MES e corporativo.
Como o evento é disparado pela unidade produtiva, ele deve também respeitar ser relacionado a um status. Eventos de paradas de equipamentos e testes de qualidade podem afetar esse status, e consequentemente a sua rota. Um exemplo seria uma batelada de um processo farmacêutico que não recebe a aprovação da área de qualidade. Ao invés de seguir a rota natural para a área de embalagem, ela passa por um processo de rejeito. Os status normalmente relacionados aos eventos são completos, em progresso, congelado, em inventário, processando, consumido, rejeitado em inventário, e rejeitado.
Um modelo de evento que merece atenção especial é o modelo de genealogia. Ele é o responsável por monitorar a relação entre produtos e subprodutos
no decorrer das linhas de produção. Para isso, ele acompanha o fluxo de materiais integrando os indicadores dos insumos, responsáveis pela rastreabilidade de fornecedores, até os indicadores de produtos acabados integrando a cadeia logística externa à interna da fábrica.
Figura 6 – Exemplo de Modelo de Genealogia para Carregamento de Silo.
coNcLusÕes
A pressão pelo alinhamento das atividades de todas as áreas da corporação tem levado seus gestores a se aventurarem cada vez mais por assuntos interdisciplinares. Aliar conhecimentos de áreas diferentes, como engenharia e negócio, ou TI e automação, tem se mostrado em inúmeros exemplos uma estratégia bastante bem sucedida.
A adição das informações coletadas do chão de fábrica aos sistemas tradicionais de monitoramento e otimização de cadeias de suprimento ajuda a eliminar alguns dos diversos pontos cegos encontrados pelos gestores de negócios ao preverem prazos para as atividades da cadeia logística.
Os novos desafios, porém, estão na integração de equipes com formações e culturas diferentes para conduzirem, citando Drucker, a cadeia de valor da empresa.
bibLiografia
1. DRUCKER, Peter F.
The Essencial Drucker, Elsevier, USA, 2001.
2. HALLDORSSON, A., Larson, P.
Logistics versus supply chain management:
an international survey,
International Journal of Logistics, 2004.
3. UNGER, K.
Manufacturers' needs not changing - but acronyms are, Industrial Computing Journal , p. 46-48,
The International Society of Automation (ISA), Outubro 2001.
4. Documentação da Suíte Proficy, GE Intelligent Platforms
http://www.aquarius.com.br/pdf/proficy_plant_apps_4.4_ds_
gfa1086a.pdf
