Métrica de Produtividade para o Processo de Separação de Produtos em um Centro de Distribuição

(1)

Universidade Federal de Santa Catarina

Centro Tecnológico, de

Ciências Exatas e Educação (CTE)

Departamento de Engenharia de

Controle, Automação e Computação

Eduardo Mafra Pereira

Métrica de Produtividade para o Processo de Separação de

Produtos em um Centro de Distribuição

Blumenau

2020

(2)

Eduardo Mafra Pereira

Métrica de Produtividade para o Processo de

Separação de Produtos em um Centro de

Distribuição

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Fede-ral de Santa Catarina como parte dos requisitos necessários para a obtenção do Título de Engenheiro de Controle e Automação. Orientador: Prof. Dr. Marcos Vinicius Matsuo

Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico, de

Ciências Exatas e Educação (CTE) Departamento de Engenharia de Controle, Automação e Computação

Blumenau

2020

(3)

Eduardo Mafra Pereira

Métrica de Produtividade para o Processo

de Separação de Produtos em um Centro de

Distribuição

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal de Santa Catarina como requisito parcial para a ob-tenção do título de Engenheiro de Controle e Automação.

Comissão Examinadora

Prof. Dr. Marcos Vinicius Matsuo Universidade Federal de Santa Catarina

Orientador

Prof. Dr. Carlos Roberto Moratelli Universidade Federal de Santa Catarina

Prof. Dr. Ciro André Pitz

Universidade Federal de Santa Catarina

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Dedico este trabalho a todos aqueles que, de alguma forma, auxiliaram para a concretização desta etapa.

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Agradecimentos

Certamente o execução deste trabalho não é apenas uma conquista minha, muitos me deram o suporte e incentivo para tal conquista. Meus pais, por exemplo, não mediram esforços para me propiciar uma educação de qualidade, além de fornecer todo apoio e carinho necessário.

Agradeço a minha namora, que esteve ao meu lado em momentos cruciais e com seu companheirismo me deu condições para elaboração deste trabalho. Agradeço aos meus avós, sogros e padastro, que além do incentivo, proporcionaram bons momentos nessa etapa de minha vida. Agradeço aos meus irmãos, que torcem por meu sucesso e que me apoiam em meus desafios.

Agradeço à Universidade Federal de Santa Catarina, em especial ao Centro Tecnoló-gico de Ciências Exatas e Educação (CTE) por toda estrutura disponibilizada e excelente qualidade de ensino. Na universidade conheci alguns colegas, que tornaram o aprendi-zado mais leve e divertido. Muitos destes são meus amigos e agradeço, portanto, pelos bons momentos vividos. OS professores tiveram grande contribuição neste resultado, pois repassavam seu conhecimento com brilhantismo e nos instigavam a entregas cada vez me-lhores. Agradeço a banca, que aceitou avaliar meu trabalho de conclusão de curso. Em especial, meu orientador, Marcos Vinicius Matsuo, que me auxiliou durante o desenvolvi-mento deste projeto com ensinadesenvolvi-mentos e sugestões cruciais para tal resultado.

Por fim, agradeço ao Grupo Tigre S.A que me permitiu aplicar meus conhecimentos acadêmicos em seus processos operacionais, propiciando toda liberdade e autonomia ne-cessária para construção de minhas entregas. Na empresa fiz grandes colegas, e sou muito grato pelas oportunidades recebidas.

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"A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original."

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Resumo

Neste trabalho, é desenvolvida uma métrica para mensurar a produtividade de opera-dores de separação de produtos no centro de distribuição do Grupo Tigre S.A. Inicialmente apresenta-se a organização e operação de um centro de distribuição, bem como as princi-pais formas de trabalho adotadas na atividade de separação de produtos. Na sequência, são discutidas as particularidades do processo no armazém citado, destacando as variáveis que influenciam a produtividade dos operadores. A partir do conhecimento detalhado do processo de separação de pedidos e das informações coletadas durante o processo, propõe-se uma métrica de produtividade considerando as atividades mais importantes (isto é, coleta e deslocamento) executadas durante a separação de produtos. Após a definição da métrica de produtividade, são discutidas as estratégias utilizadas para determinação dos seus parâmetros. Os resultados obtidos demonstram que a métrica é capaz de men-surar a produtividade de ordens de separação com características bastante distintas (isto é, com diferentes quantidades de itens e distâncias percorridas) e/ou inconformidades de processo, o que é desejável.

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Abstract

In this work, a metric is developed to measure the productivity of picking operators in the distribution center of Tigre S.A. Initially presents the main forms of work adopted in the activity of picking. Next, the particularities of the process in this warehouse are discussed, reviewing the variables that influence the productivity of operators. Based on the detailed knowledge of the process of separation of orders and the information collected during the process, a productivity metric is proposed considering the most important ac-tivities (i.e., collection and displacement) performed during the picking. After defining the productivity metric, the strategies used to determine its parameters are discussed. The results obtained show that the metric is able to measure the productivity of separa-tion orders with very different characteristics (i.e., with different amounts of items and distances covered) and/or process nonconformities, which is desirable.

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Lista de figuras

Figura 1 – Distribuição típica do tempo de um selecionador de pedidos. . . 14

Figura 2 – Vista superior esquemática de uma área de separação de pedidos típica em um depósito. . . 19

Figura 3 – Exemplo de separação de produto de baixo nível e de coleta manual a bordo. . . 21

Figura 4 – Duas abordagens de layout baseadas no método de popularidade de produto. . . 22

Figura 5 – Exemplo de quatro métodos de roteamento. . . 23

Figura 6 – Exemplo separação de produtos discretos. . . 24

Figura 7 – Exemplo separação de produtos por zona. . . 25

Figura 8 – Exemplo separação de produtos por lote. . . 25

Figura 9 – Exemplo coletor de rádio frequência . . . 27

Figura 10 – Separação de produtos por voz. . . 28

Figura 11 – Separação de produtos por luz. . . 29

Figura 12 – Tempos de execução para cada tecnologia debatida. . . 32

Figura 13 – Sete pontes de Königsberg . . . 34

Figura 14 – Layout CD Tigre Joinville . . . . 37

Figura 15 – Endereçamento de posição . . . 38

Figura 16 – Processo de separação de produtos no CD Tigre Joinville. . . 39

Figura 17 – Representação das ações típicas referentes a subprocessos de separação de produtos discretos. . . 44

Figura 18 – Seção de separação conforme distribuição típicas de armazém. . . 46

Figura 19 – Grafos atribuídos a seção de separação apresentada. . . 47

Figura 20 – Grafo construído para exemplificar o funcionamento do algoritmo de-senvolvido. . . 48

Figura 21 – Representação das ações com períodos teóricos. . . 50

Figura 22 – Agrupamento de ordens por característica. . . 53

Figura 23 – Produtividade média por agrupamento. . . 54

Figura 24 – Relação entre porcentagem e produtividade. . . 54

Figura 25 – Produtividade média por funcionário. . . 56

Figura 26 – Número de amostras utilizadas por funcionário. . . 56

Figura 27 – Correlação entre distância percorrida e produtividade. . . 57

Figura 28 – Correlação entre quantidade coletada e produtividade. . . 57

Figura 29 – Correlação entre tempo de execução e produtividade. . . 58

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Lista de tabelas

Tabela 1 – Tabela itens. . . 26

Tabela 2 – Tabela itens. . . 40

Tabela 3 – Tabela Leituras. . . 41

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Sumário

1 INTRODUÇÃO . . . . 13 1.1 Objetivos . . . . 15 1.1.1 Objetivo geral . . . . 15 1.1.2 Objetivos específicos . . . . 15 1.2 Organização . . . . 15 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA . . . . 17 2.1 Centro de distribuição . . . . 17 2.2 Separação de produtos . . . . 19 2.2.1 Planejamento . . . 21 2.2.1.1 Políticas adotadas . . . 21 2.2.1.2 Organização do trabalho . . . 23 2.2.1.3 Seleção de tecnologias . . . 26 2.3 Sistemas de informação . . . . 29

2.3.1 Sistema integrado de gestão empresarial . . . 30

2.3.2 Sistema de gerenciamento de armazém . . . . 30

2.4 Produtividade . . . . 31

2.5 Ciência de dados . . . . 33

2.6 Grafos . . . . 34

3 PROPOSTA . . . . 36

3.1 Organização e operação do centro de distribuição . . . . 36

3.2 Procedimento de separação de produtos . . . 39

3.2.1 Base de dados . . . . 40

3.3 Métricas . . . 42

3.3.1 Métrica de produtividade proposta . . . . 43

3.3.2 Tempo de execução da ordem e número de unidades coletadas 44 3.3.3 Determinação da distância de deslocamento . . . . 45

3.3.4 Taxas de referência aplicadas à métrica . . . . 49

4 RESULTADOS . . . . 52

4.1 Avaliação de características . . . . 52

4.2 Produtividade dos operadores . . . . 55

4.3 Distribuição de layout . . . . 59

(13)

(14)

13

1 Introdução

A criação, distribuição e venda de produtos depende de diversos processos que envol-vem a cooperação entre fornecedores, produtores e prestadores de serviços. Essa coopera-ção entre empresas caracteriza uma cadeia de suprimentos. Nas últimas décadas tem-se observado uma tendência de expansão das cadeias de suprimentos, onde empresas locali-zadas em diferentes países atuam em conjunto, visando um aumento de competitividade. Nesse contexto, a logística, que engloba as operações necessárias para o transporte e posicionamento de estoques, tem alcançado uma relevância cada vez maior. Especifica-mente, a logística constitui-se dos processos de aquisição de pedidos, depósito, manuseio de matérias e embalagens, e transporte. Processos esses, que permitem a interação de diferentes empresas, bem como o envio de seus produtos ao consumidor final [1]. Além disso, sabe-se que a agilidade na entrega de produtos impacta positivamente a satisfação e fidelidade dos clientes [2, 3]. Portanto, por constituir importantes processos de uma cadeia de suprimentos, bem como estar conectado ao grau de satisfação dos consumido-res, o tema logística tem sido amplamente debatido na literatura, com muitos estudos abordando a operação eficiente de armazéns [4].

Armazéns (ou depósitos) são instalações que permitem regular o fluxo de mercado-rias. Tais armazéns podem ser alocados em diferentes localidades, como próximos a portos, rodovias ou centros consumidores, dependendo da estratégia de distribuição de cada empresa. Em particular, armazéns são classificados em três grupos, a saber: arma-zéns de produção, armaarma-zéns de contrato e centros de distribuição (CD). Nesse último, são realizados os processos de recebimento, separação e envio de produto [5].

A separação de produtos (ou separação de pedidos), consiste em coletar um conjunto de produtos em um armazém, com intuito de executar uma ordem de pedido (também denominada de ordem de transporte, OT, ou apenas ordem) [6]. Entre as atividades que compõem o processo de separação, tem-se os procedimentos de preparação, procura, des-locamento e coleta, podendo ser realizados total ou parcialmente por operadores humanos. Especificamente, para os processos de separação manual, o procedimento de preparação consiste em receber uma ordem de transporte, ler seus pedidos e obter um equipamento (por exemplo, carrinho de transporte) para o carregamento dos produtos. Já as atividades de procura e deslocamento estão associadas com a localização dos produtos pertencentes a ordem e com o deslocamento até seus respectivos endereços. Por fim, o procedimento de coleta refere-se a aquisição dos itens que constam no pedido em suas localizações. Vale ressaltar, que as atividades de deslocamento, procura e coleta, são repetidas até a ordem ser totalmente executada [7].

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Capítulo 1. Introdução 14

Figura 1 – Distribuição típica do tempo de um selecionador de pedidos [8].

a execução de uma ordem. No gráfico da Figura 1, cada barra no eixo vertical corres-ponde a uma atividade específica e o eixo horizontal denota a porcentagem de tempo típica designada a cada atividade expressa em porcentagem respectivamente. Adicional-mente, a classe ‘Outros’ engloba todas as atividades secundárias envolvidas no processo de separação de pedidos, variando conforme a empresa.

A separação de pedidos constitui até 60% de todos os processos de trabalho em um armazém [9] e pode ser responsável por cerca de 65% de suas despesas operacionais [8], logo, melhorias aplicadas ao processo de separação propiciam vantagens competitivas as empresas. Em particular, diversas estratégias são debatidas na literatura [8]. Como exem-plo pode-se citar as estratégias baseadas no método de Pareto, focadas na alteração do

layout do centro de distribuição, onde classifica-se os produtos conforme sua popularidade,

reduzindo dessa forma a distância percorrida durante a execução de uma ordem.

Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma métrica de medição de desempenho das atividades de separação de pedidos em um armazém. Vale destacar que o presente trabalho foi realizado no Centro de Distribuição do Grupo Tigre S.A, na cidade de Joinville (Santa Catarina).

Para o processo de separação de pedidos, o Grupo Tigre S.A utiliza a leitura de código de barras para conferir, validar e armazenar dados referentes ao instante de cada coleta. Atualmente, o centro de distribuição utiliza estes dados para mensurar a produtividade dos operadores de separação de produto, relacionando a massa, em quilograma, dos itens coletados no centro de distribuição com a tempo resultante de uma ordem de transporte. Porém, essa métrica não atribui quaisquer ponderações às atividades de deslocamento e procura, que representam cerca de 70% de uma ordem de pedidos [8]. Portanto, não aplicar os esforços de deslocamento e procura à métrica, é desconsiderar as atividades de maior impacto no processo, o que dificulta, por exemplo, analisar quais mudanças estra-tégicas no centro de distribuição proporcionam um aumento de eficiência nos processos de separação de pedidos.

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1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo geral

Este trabalho tem o objetivo o desenvolver uma métrica que possibilite mensurar a produtividade de operadores no processo de separação de pedidos no centro de distribui-ção (CD), da empresa Grupo Tigre S.A, em sua unidade de Joinville (SC), levando em consideração as atividades de coleta, deslocamento e procura.

Dentre os ganhos de se mensurar a produtividade de um centro de distribuição, pode-se destacar a disponibilidade de indicadores referentes a operação, possibilitar a avaliação do impacto de cada melhoria aplicada e relacionar os operadores e os centros de distribuição da empresa.

1.1.2 Objetivos específicos

Os objetivos específicos do trabalho são apresentados a seguir:

• Identificar as principais atividades realizadas no CD e compreender o funcionamento do processo;

• Coletar e tratar dados referentes a separação de itens; • Modelar o processo atual da empresa;

• Desenvolver uma equação de produtividade, baseada em seu modelo;

• Construir um algoritmo que permita calcular, por meio da métrica desenvolvida, a produtividade dos operadores de forma consistente, atendendo às necessidades da empresa;

• Avaliar os resultados encontrados.

1.2 Organização

Para o presente trabalho desenvolveu-se 5 capítulos, organizados conforme descrito a seguir. Neste primeiro capítulo contextualizou-se o processo de separação de pedidos, bem como foi apresentada a atual métrica de separação referente ao centro de distribui-ção do Grupo Tigre S.A. No Capítulo 2 é apresentada uma revisão sobre a separadistribui-ção de produtos e seus principais planejamentos, também contextualiza-se os sistemas de ge-renciamento de armazéns e as métricas de separação encontradas na literatura. Por fim, o capítulo introduz a teoria de grafos, esta fundamenta a obtenção de estimativas para o deslocamento realizado pelo operador. No Capítulo 3 faz-se inicialmente uma análise

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da separação de pedidos do centro de distribuição relacionado neste trabalho, e ao con-siderar as particularidades encontradas, desenvolve-se uma métrica que permite calcular de maneira justa a produtividade dos operadores de separação. Esse capítulo, também retrata as estratégias desenvolvidas para obtenção dos parâmetros aplicados a métrica. O Capítulo 4 demonstra peculiaridades encontradas na separação, bem como seus impactos na eficiência deste processo. Faz-se ainda uma avaliação das produtividades encontradas através da métrica desenvolvida e relaciona-se tais produtividades com os parâmetros que constituem a equação proposta. Por fim, no Capítulo 5, são apresentadas as conclusões obtidas sobre o trabalho realizado e uma sugestão para trabalhos futuros.

(18)

17

2 Fundamentação Teórica

Este capítulo tem o objetivo de apresentar a separação produtos, bem como os con-ceitos necessários para o desenvolvimento da métrica proposta. Portanto, discorre-se inicialmente sobre os centros de distribuição (Seção 2.1), pois contemplam o processo apresentado e são fundamentais para seu entendimento. Sequencialmente, aborda-se efe-tivamente o processo de separação de produtos por meio da Seção 2.2 e suas possíveis variações em subseção 2.2.1. Dentre as atribuições de um sistema de gerenciamento de armazéns (WMS), está a administração da separação de pedidos, construção de ordens de transporte e a obtenção de informações úteis sobre a operação executada, esse é apre-sentado na Seção 2.3.

O capítulo também contempla a apresentação da produtividade no processo de separa-ção (Sesepara-ção 2.4) por meio de trabalhos correlatos ao objetivo proposto, sendo este, mensu-rar a produtividade na separação de pedidos. Por fim, nas seções 2.5 e 2.6 introduz-se os temas ciências de dados e teoria de grafos, pois fundamentam os algoritmos desenvolvidos para obtenção de indicadores de eficiência na execução de OT’s.

2.1 Centro de distribuição

Armazéns, ou depósitos, são áreas destinadas ao recebimento, classificação, armaze-namento e expedição de produtos ou materiais. Caso o armazém contenha produtos finalizados, oriundos de fábricas e dedicados a atender mais de um mercado, este é classi-ficado como centro de distribuição (CD) [10], o qual está diretamente associado a entrada e saída de produtos.

A entrada de produtos consiste no processo de recebimento, o qual é composto das seguintes atividades principais: o descarregamento de produtos, atualização do registro de estoque, inspeção e transferência. O descarregamento consiste em receber produtos provenientes da fábrica, transportados por meio de caminhões ou empilhadeiras (para o caso em que o CD está conectado com o parque fabril da empresa). A atualização de estoque fundamenta-se em informar ao sistema de gerenciamento de estoque, quais são os produtos recebidos e as suas quantidades. Na atividade de inspeção são verificadas possíveis inconsistências nos itens recebidos, por exemplo, se há algum problema com a embalagem dos produtos. Por fim, a atividade de transferência constitui-se na trans-ferência dos produtos recebidos para os locais de armazenamento [11]. Destaca-se que o volume de itens recebidos, em geral, é determinado através de análises da demanda realizadas pela empresa.

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Capítulo 2. Fundamentação Teórica 18

do pedido, e a aprovação de crédito do solicitante/cliente. Após aprovado, o pedido é dividido em ordens de transporte, com cada ordem composta por uma lista dos produtos que devem ser coletados e seus respectivos endereços. Tal processo de coleta denomina-se separação de produtos, podendo ou não, ser realizado por operadores humanos. Após a coleta, os itens são transportados até o setor de conferência, onde são realizados o acúmulo de pedidos de um mesmo cliente e verificados possíveis erros no processo de separação (por exemplo, itens faltantes ou em excesso). Por fim os itens são acomodados em caminhões para serem transportados até o cliente.

Dentre todas as atividades citadas anteriormente, a separação de pedidos apresenta os maiores custos de operação em centros de distribuição, caracterizando até 65% dos custos envolvidos na sua operação [8]. Devido a isso, é comum que o layout de um CD seja planejado visando reduzir o tempo de transporte e, consequentemente, os custos de operação.

A Figura 2 apresenta um layout típico de um CD projetado para separação manual de pedidos, onde operadores humanos deslocam-se entre os seus corredores, com o intuito de coletar itens pertencentes as ordens de transporte. Nessa figura, as prateleiras são subdividas em espaços denominados locais de armazenamento (locais de armazenagem ou locais de separação), onde os itens do CD são estocados.

A estrutura apresentada constitui-se ainda de corredores de separação e corredores transversais. Os corredores de separação são corredores que atravessam o centro de distri-buição e possuem locais de armazenamento em ambos os lados. Esses portanto, estocam os itens e são endereçados conforme a sua posição no CD. Adicionalmente, um CD pos-sui também corredores transversais (ortogonais aos corredores de separação), que são utilizados pelos operadores para propiciar maior agilidade ao processo de separação de produtos. Além disso, é usual denominar um conjunto de prateleiras (que possuem um corredor transversal em comum) como um bloco e seções de um corredor de separação entre dois corredores transversais como sub-corredor. Vale ressaltar que, em geral, itens de maior popularidade são armazenados em blocos mais próximos da entrada do CD.

Os produtos em um centro de distribuição podem ser armazenados em diferentes uni-dades, como paletes fechados, paletes fracionados, caixas, embalagens e por fim produtos unitários. Os paletes fechados consistem em um conjunto de caixas embaladas e aloca-das sobre estruturas de madeira (do tipo palete). Caso a embalagem de um palete seja violada para o consumo de algumas caixas, tal palete passa a ser classificado como fraci-onado. Nas caixas, por sua vez, são armazenadas um conjunto de itens (que podem ou não estar embalados). Já nas embalagens são armazenadas uma quantidade de produtos previamente determinada. Por fim, os itens podem ainda ser armazenados separadamente (em unidades discretas), correspondendo a menor unidade de armazenamento de um CD. Enfatiza-se que cada tipo de produto recebe um identificador único denominado como Unidade de Manutenção de Estoque, ou SKU, o qual é utilizado para rastreamento e

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Figura 2 – Vista superior esquemática de uma área de separação de pedidos típica em um depósito [12].

organização dos itens no armazém [6].

2.2 Separação de produtos

O processo de separação de produtos é definido como a coleta de itens na quantidade correta dentro de um armazém, visando atender o pedido de um cliente [13]. No processo de separação de produtos, os pedidos dos clientes são convertidos em ordens de transporte, as quais abrangem as atividades de deslocamento e procura, coleta de itens e execução de atividades secundárias.

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As atividades de deslocamento e procura baseiam-se em localizar e se deslocar até as posições dos itens que constam na ordem de transporte. A atividade de coleta consiste em gerenciar a sequência dos itens a serem coletados e recolher os itens das prateleiras, depositando-os no equipamento de transporte (no caso de separação manual). Por fim, as atividades secundárias englobam ações como: entrega do equipamento de transporte com todos os itens coletados ao setor de conferência, interações sociais, espera por uma nova ordem e atividades referentes a preparação, como a obtenção do equipamento de transporte [14, 8].

Em geral, a separação de produtos é um trabalho manual, executado por operadores humanos [15]. Entretanto, há casos em que o processo de separação de pedidos pode ser realizado de forma total ou parcialmente automatizada com o auxílio de robôs.

A separação de produtos pode ser classificada conforme as dimensões dos itens coleta-dos, processos envolvidos e, de acordo, com os métodos e tecnologias aplicadas. Segundo a classificação baseada na dimensão de unidades tem-se: separação de paletes, camadas de paletes, caixas, embalagens, e produtos unitários. Para as separações de paletes e camadas de palete as menores unidades coletadas são os paletes fechados e fracionados, respectivamente. Nesse caso, devido ao peso e dimensões da carga coletada, se faz neces-sário o uso de equipamentos de coleta mais robustos, como empilhadeiras e guindastes. Já os processos de separação de caixas, embalagens e produtos unitários constituem unidades de menor carga, possibilitando aos operadores coleta-las sem grandes complicações [6].

A classificação por processo é aplicada para coletas manuais, sendo dividida em baixo nível, alto nível e coleta a bordo. No baixo nível, o operador se desloca a pé até as po-sições de interesse e coleta as unidades menores que compõem o pedido. Já no processo de alto nível, os operadores deslocam-se entre as posições utilizando equipamentos como empilhadeiras, para coletar unidades de maiores dimensões ou paletes contendo inúmeras caixas do produto coletado. Por fim, a coleta a bordo consiste em utilizar plataformas ele-vatórias motorizadas para auxiliar na coleta de produtos, permitindo ao operador coletar menores unidades em prateleiras mais altas [11].

Na Figura 3 é possível visualizar duas das classificações citadas, no qual o operador mais a esquerda encontra-se em uma plataforma de elevação motorizada, caracterizando o processo de separação de coleta a bordo. Já os demais operadores realizam a separação de baixo nível, em que, os operadores se deslocam até as posições, carregando seu equipa-mento de apoio. Esse equipaequipa-mento denomina-se como carrinho de transporte e possibilita ao operador carregar um maior volume de itens.

As classificações conforme métodos e tecnologias utilizadas dependem das estratégias de planejamento do processo de separação, as quais são apresentadas na próxima seção.

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Figura 3 – Exemplo de separação de produto de baixo nível e de coleta manual a bordo [16].

2.2.1 Planejamento

O planejamento do processo de separação de produtos, é realizado visando a redução do tempo de execução de ordens de transporte e, consequentemente, um aumento na eficiência da operação do CD. Entre os ganhos de um CD eficiente, destacam-se: o alto volume de expedições diárias, que possibilita atender altas demandas em curtos prazos, e a redução da folha salarial, pois processos eficientes necessitam de poucos funcionários. Contudo, o planejamento de um centro de distribuição deve estar alinhado com o modelo de negócio das empresas, bem como suas estratégias. E, embora alguns estudos de caso demonstrem que melhorias nas atividades de coleta e preparo, podem contribuir substancialmente para o período de separação de pedidos [17], a atividade de deslocamento costuma ser o componente dominante sobre o tempo de execução de uma ordem [18].

Existem três fatores cruciais que devem ser levados em consideração para a elaboração de qualquer processo de separação de pedidos, são eles: políticas adotadas, organização do trabalho e seleção de tecnologias utilizadas [6]. Tais fatores, portanto, são apresentados nas seções subsequentes.

2.2.1.1 Políticas adotadas

As politicas adotadas se dividem em atribuição de armazenamento e roteamento. A atribuição de armazenamento determina quais devem ser as prateleiras em que cada SKU deve ser armazenada baseando-se na regra de armazenamento definida. O roteamento, por sua vez, determina como o operador deve se locomover entre as posições durante a execução de uma ordem de transporte, e para esse processo costuma-se definir algumas regras de locomoção [12].

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Para as regras de armazenamento existem diferentes estratégias, como, por exemplo, posicionar os produtos conforme sua popularidade. Nesse caso, os produtos são divididos em classes com base na demanda esperada, ou seja, itens com popularidade similar são agrupados em uma mesma classe. Vale destacar que o número de classes adotadas pode variar, porém é comum que sejam utilizadas até 6 classes [19].

Figura 4 – Duas abordagens de layout baseadas no método de popularidade de produto [11].

Uma vez realizado a distribuição dos produtos em diferentes classes, adota-se um layout para o CD onde as classes de maior popularidade são alocadas mais próximas da saída do CD, conforme ilustrado na Figura 4. Observe, nessa figura, que a classe ‘A’ corresponde os itens de maior popularidade, a classe ‘B’ itens de rotatividade intermediária, e por último, a classe ‘C’ contempla os produtos de menor demanda.

Em relação às políticas de roteamento há diversos trabalhos na literatura propondo desde padrões de deslocamento baseados em heurística, até algoritmos baseados em pro-gramação dinâmica. Em [20], propõe-se uma regra de roteamento onde o operador deve visitar cada corredor de coleta uma única vez durante a execução de uma ordem de transporte, com o deslocamento sendo realizado da esquerda para a direita, utilizando os corredores transversais para acessar os corredores de coleta.

A Figura 5 apresenta quatro métodos heurísticos para padronizar o deslocamento de uma mesma ordem de transporte, em que as posição de cada SKU está demarcada pelo quadrado escuro. O primeiro método apresentado é o S-shape, o qual determina que os operadores percorram todos os sub-corredores que contenham ao menos uma posição a ser visitada, deslocando-se no sentido contrário ao realizado no corredor anterior. Nesse método o deslocamento inicia da esquerda para a direita partindo do item P/D (veja Figura 5) [22].

Na Figura 5 são ilustradas ainda os métodos de retorno, ponto médio e maior lacuna. Para o método de retorno determina-se que o operador entre e saída pelo mesmo ponto. O ponto médio estabelece que ao percorrer um sub-corredor, o operador não deve ultrapassar a sua metade, de modo que a saída é realizada pelo mesmo ponto de entrada. Por fim, o método da maior lacuna consiste em gerar um roteamento que reduza o maior intervalo de deslocamento entre posição a serem visitadas. Observe que todos os métodos ilustrados na Figura 5 não necessitam que os corredores sem itens a coletar, sejam visitados [16].

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Figura 5 – Exemplo de quatro métodos de roteamento [21].

Além de métodos baseados em heurística, também são encontrados na literatura regras de roteamento geradas através de programação dinâmica [23, 24]. Por exemplo, em [24] é proposto um algoritmo de roteamento baseado na redução de uma função custo, em que cada nó representa as cidades que devem ser visitadas, e cada aresta corresponde a distância entre duas cidades. Logo, o melhor caminho será a decisão mais econômica a se fazer.

Realça-se que soluções de programação dinâmica para encontrar os trajetos mais efi-cientes nos armazéns, concentram-se principalmente na reformulação de ordens de trans-porte, organizando a ordem da forma que seus itens sejam coletados em uma sequência que reduza seu tempo de execução. Entretanto, é possível utilizar este tipo de estratégia para informar ao operador qual caminho ele deve utilizar, porém para isto é necessário investir em tecnologias complementares, que permitam rastrear o operador no armazém e direcioná-lo (através de estímulos visuais ou auditivos, por exemplo) ao caminho mais eficiente.

2.2.1.2 Organização do trabalho

Conforme apresentado, a organização do trabalho é um dos fatores cruciais para o planejamento de um processo de separação de pedidos. As principais metologias sobre o tema concentram-se na separação de produtos manuais e ditam como as atividades do processo devem ser realizadas, além de propor diferentes estratégias para construção das ordens de transporte. Essas metodologias são: separação de produtos discretos, separação por zona, por lote e por ondas.

Na separação de produtos discretos, um único operador é responsável por uma ordem de transporte e, portanto, deve percorrer o centro de distribuição até coletar todos os itens

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presentes em cada ordem. Esse método é comumente utilizado devido a sua simplicidade e baixa ocorrência de erros de coleta, que vão desde a aquisição de SKU’s não presentes na ordem até coleta de quantidades equivocadas. Porém essa metodologia é suscetível a improdutividade, devido aos altos incidentes de deslocamentos que podem ser gerados [25].

Figura 6 – Exemplo separação de produtos discretos [13].

A Figura 6 exemplifica a separação de produtos discretos e ao supor, por exemplo, que o primeiro operador, representado pelo índice 1, recebe a ordem de transporte 1 (pedido 1) contendo as SKU’s P1, P2 e P3 com suas respectivas quantidades de coleta. O operador realiza o processo de separação de produtos seguindo a sequência apresentada na ordem. Paralelamente, os operadores 2 e 3 ficam responsáveis pela execução das ordens seguintes. Nesse processo, o operador que finalizar primeiro a sua OT pode executar o próximo pedido gerado pelo CD, e assim sucessivamente.

O segundo método citado é a separação por zonas, a qual associa cada operador a uma área predefinida do centro de distribuição. Com isso, as ordens de transporte são compartilhadas. Dentre as vantagens desse processo está a redução do deslocamento reali-zada durante a execução de uma ordem. Entretanto, a maior dificuldade no planejamento deste processo reside no balanceamento de carga de trabalho em diferentes zonas [26]. Vale destacar que esse método de separação é comumente empregado a armazéns que utilizem processos de alto e baixo nível, sendo indicado para operações que necessitam de diferentes estratégias no manuseio de produtos, pois podem utilizar equipamentos de suporte, como as empilhadeiras.

Na Figura 7 é ilustrado o método de separação por zona. Nesse processo, as ordens de transporte são executadas conforme sua entrada, com cada unidade sendo coletada pelo operador responsável por sua zona. Ou seja, cada ordem de transporte é enviada a todos os operadores, os quais ficam encarregados pela coleta dos itens pertencentes a sua zona. Nota-se que, caso as cargas de trabalho forem incorretamente dimensionadas, um

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Figura 7 – Exemplo separação de produtos por zona [13].

operador alocado em uma zona de maior demanda pode gerar um gargalo no processo, enquanto o operador em uma zona de menor demanda poderá ficar ocioso.

Na separação de produtos por lote, cada operador realiza a separação apenas quando houver um acúmulo de ordens de transporte. Isto possibilita que o operador evite deslo-camentos repetitivos e colete uma única vezes as mesmas SKU’s em diferentes ordens. Tal método é recomendado apenas para centros de distribuição que armazenem uma baixa variedade de produtos, pois se aplicado em armazéns com alta variedade de produto pode ocorrer um grande volume de erros, como a aquisição de quantidades equivocadas para cada SKU [6].

Figura 8 – Exemplo separação de produtos por lote [13].

Na Figura 8 é ilustrado o método de separação por lote, onde o operador 1 reúne as ordens 1 e 3 antes de iniciar suas atividades. Paralelamente, o operador 3 acumula os pedidos X e Y para então, iniciar a separação dos itens.

Por fim, existe a separação de produtos por onda, na qual, assim como a separação discreta, cada operador é responsável por sua ordem de transporte. Contudo, para esse

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Métodos de Separação

Formas Descrição Aplicações

Separação Discreta Cada operador coleta um pedido por vez, item a item

Unidades de separa-ção de grande volume; Alta relação entre SKU’s por pedi-do/SKU’s em estoque. Separação por Lote Cada operador coleta

um grupo de pedidos de maneira conjunta

Unidades de separa-ção de médio/pequeno volume;

Pedidos com poucos itens.

Separação por Zona O armazém é segmen-tado por zonas e cada operador é associado a uma zona

Grande área de arma-zenagem;

Grande variedade de produtos;

Produtos que exigem diferentes métodos de manuseio ou acondici-onamento

Separação por Onda Operadores iniciam si-multaneamente a ati-vidade de separação

Armazéns com alto número de SKU’s; Relação média (à alta) de SKU’s por pedido Tabela 1 – Tabela itens [6, 27].

método todos os operadores começam seus processos simultaneamente, produzindo uma ‘onda’ de separação de itens. Esse procedimento é geralmente utilizado para coordenar as funções de separação e expedição [13].

A Tabela 1 apresenta uma descrição resumida de cada método de separação, bem como suas aplicações recomendadas.

2.2.1.3 Seleção de tecnologias

Além de existirem diversas combinações entre tipos de forças de trabalho (manual, automatizada ou híbrida), políticas de armazenamento e roteirização e métodos de se-paração, há ainda a possibilidade de inserção de diferentes tecnologias para auxiliar a execução de ordens de transporte. Tais tecnologias, apesar de exigirem um nível de in-vestimento maior, podem gerar ganhos consideráveis de processo. Em [13], discute-se a adoção de tecnologias e pacotes de seleção por algumas empresas, sem antes avaliar as estratégias utilizadas no processo de separação de produtos. E reitera que de modo geral, isso propicia investimentos desnecessários, que poderiam ser evitados apenas com a alteração nas estratégias de organização dos operadores, como mudanças nas políticas aplicadas e nos métodos de trabalho.

(28)

Nos últimos anos, diferentes tipos de tecnologias têm sido introduzidas. Como exem-plo, pode-se citar a substituição de ordens de transportes escritas em papel por equipa-mentos de coleta (coletores) compostos por uma tela (onde são listados os itens a serem coletados) e leitores de código de barra (para conferência das SKU’s e quantidades co-letadas), capazes de se comunicar com o sistema de gerenciamento de armazém (WMS) utilizado e extrair informações de código de barras [28]. Tal coletor recebe as ordens de transporte e emite informações referentes as coletas realizadas ao WMS por meio de conexões de radio frequência ou sinal wireless [29]. Nesta abordagem, códigos de barras (também chamados de etiquetas) são inseridos/impressos em cada unidade de coleta. A separação de caixas fracionadas, por exemplo, tem seu código impresso nas embalagens de produto. Cada código de barras contém informações, como a quantidade de itens coletados e a unidade de manutenção de estoque deste produto.

Figura 9 – Exemplo coletor de rádio frequência [30].

Na Figura 9 é ilustrada a utilização de coletor digital por um operador humano. Na imagem apresentada, o coletor realiza a leitura da etiqueta presente na posição referente ao produto a ser coletado. O processo de leitura da etiqueta da posição, pode anteceder a coleta e leitura da etiqueta presente na unidade coletada, e tem o intuito de informar ao WMS que o operador se encontra na posição correta e iniciará a coleta das unidades de separação. O presente projeto denomina esta atividade de separação de produtos como leitura da posição.

Além da utilização de leitores digitais, outras tecnologias têm sido testadas e adotadas no processo de separação, dentre as quais pode-se citar: a separação de produtos por voz e

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separação de produtos por luz. A operação por voz, elimina todo e qualquer display para o operador, sendo apenas um dispositivo auricular juntamente com microfone conectado ao hardware embarcado atado a cintura do operador. Esse equipamento pode também ser integrado diretamente com o WMS utilizado, enviando comandos ao operador e recebendo as informações sobre as coletas realizadas. A dispensabilidade de estímulos visuais, como realizar a leitura da ordem de transporte em uma tela, reduz a complexidade de execução do processo, eliminando esforços adicionais [31].

Figura 10 – Separação de produtos por voz [32].

A Figura 10 apresenta um exemplo de tecnologia/equipamento utilizado. O Headset refere-se ao equipamento alocado na cabeça do operador, que possibilita o recebimento de comandos e o envido de informações sobre as tarefas executadas. A Unidade base é responsável por receber e enviar informações ao WMS utilizado. Adicionalmente, a Fi-gura 10, apresenta um confiFi-guração de prateleira, onde cada endereço contém determinada SKU. Assim, considerando um processo de separação de produtos discretos, utilizando o modelo de separação por voz, o operador inicialmente recebe a informação em seu

Head-set para obter um equipamento de transporte, após a execução desta tarefa, o operador

informa ao sistema. O sistema, informa então qual a posição deve ser visitada, ao chegar na posição o operador informa (via voz) o código da posição visitada. Na sequência, o sistema informa a quantidade de itens que devem ser coletados, após a coleta o operador indica a conclusão. Por fim, o processo se repete até que todos os itens sejam coletados em uma ordem.

Analogamente à separação por voz, que utiliza estímulos sonoros para orientar o opera-dor, tem-se também as tecnologias que utilizam estímulos visuais para auxiliar operadores

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Figura 11 – Separação de produtos por luz [33].

de separação nas atividades de coleta, procura e deslocamento [34]. A Figura 11 apre-senta um modelo típico de separação de produtos por estímulos visuais. Tal procedimento possibilita ao operador coletar a quantidade correta sem necessidade de conferência em uma lista. A cada item coletado, o operador deve informar ao sistema, pressionando, por exemplo, um botão.

Existem ainda sistemas de separação de produtos totalmente ou parcialmente auto-matizados. Esses sistemas, apesar de propiciarem elevado grau de eficiência aos centros de distribuição, apresentam elevados custos de implementação. Como exemplo, pode-se citar os carrosséis que consistem em equipamentos rotacionais, dispostos de forma verti-cal ou horizontal, utilizados para armazenamento e transporte de itens até os operadores. Eliminando, portanto, a atividade de deslocamento entre tais funcionários. Outra vanta-gem que pode ser citada para o caso de carrosséis verticais é o melhor aproveitamento de espaço no armazém [6].

Outra tecnologia que pode ser mencionada é a A-Frame que consiste na automação total da separação de pedidos. Nesse caso são utilizados equipamentos modulares, que automatizam o processo por meio de uma série de canais de transporte que direcionam os produtos de interesse até uma esteira integrada. A ejeção dos produtos em cada canal é controlada por um sistema automatizado responsável por acionar a abertura e fechamento dos canais. Ao fim da esteira, os itens são despejados em suas respectivas caixas e transportados para zonas de separação de produto, ou diretamente para o setor de embarque, onde serão inseridos nos caminhões de transporte [6].

2.3 Sistemas de informação

Sistemas consistem em quaisquer conjuntos de componentes interagentes e interdepen-dentes que, conjuntamente, tornam-se um todo organizado com objetivos determinados [35]. Essa definição ampla de sistemas, abrange desde um agrupamento de células que formam o corpo humano, até um combinado de algoritmos que executam uma ou mais tarefas. Por sua vez, os sistemas de informação (SI) coletam, recuperam, processam, armazenam e distribuem informações com intuito de facilitar o planejamento, controle,

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coordenação, análise e processo decisórios em organizações [36].

Assim, nesta seção, são discutidos os sistemas integrados de gestão empresarial (ERP), suas aplicações para logística, os softwares mais abrangentes no mercado e, por último, os sistemas de gerenciamento de armazéns (WMS).

2.3.1 Sistema integrado de gestão empresarial

É usual que uma empresa seja organizada em setores, responsáveis por áreas distin-tas do negócio como, por exemplo, planejamento, compras, financeiro, recursos humanos, dentre outros. Para o gerenciamento do fluxo de informações entre esses setores, utiliza-se os chamados sistemas ERP, os quais permitem armazenar seus dados em uma fonte única e segura. Tal concentração dos dados evita problemas de redundância não controlada de dados e propicia um melhor gerenciamento das informações do negócio [37, 38]. Além disso, podem ser configuradas restrições de visualização, tarefas e alterações de dados, dependendo do nível de acesso de cada usuário. Os sistemas ERP compõem-se por sub-sistemas (módulos) referentes a cada área e/ou processo que costumam ser oferecidos como pacotes comerciais.

Entre os módulos de um ERP, tem-se o módulo de planejamento de requisito de material (MRP), utilizado para gerir o estoque de uma empresa, bem como a aquisição de compra e venda de matéria prima. Os MRP’s pautam-se no ideal de estoques mínimos que garantam a continuidade do processo produtivo, computando em tempo real a quantidade de estoque necessária para atender demandas futuras. Isso ocorre através de comparações do montante necessário com as atualizações do estoque atual, calculando o volume a ser adquirido e a data de aquisição [39, 40].

2.3.2 Sistema de gerenciamento de armazém

Os sistemas integrados de gestão empresarial, concentram-se principalmente na gestão de processos empresariais mais burocráticos de uma empresa, não permitindo portanto uma gestão ativa da operação de um armazém. Para tal, foram desenvolvidos os siste-mas de gerenciamento de armazém (WMS), os quais permitem gerenciar de maneira ágil, o recebimento, inspeção, endereçamento, armazenagem, separação, embalagem, carrega-mento, expedição, emissão de documentos e controle de inventário [41].

O WMS também auxilia no processo de separação de itens, gerando a ordem de porte, indicando suas posições, quantidade a ser coletada e o volume da ordem de trans-porte. Paralelamente, ao ler uma etiqueta o coletor deve enviar informações refentes ao produto coletado, como o instante de tempo da leitura e a SKU lida. É comum que os sistemas WMS sejam integrados aos ERP’s, visando um compartilhamento da base de dados, o que possibilita uma atualização em tempo real das informações de recebimento de pedidos e volume de itens em estoque [42]. Vale ressaltar que, os sistemas de

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gerenci-Capítulo 2. Fundamentação Teórica 31

amento de armazém podem ser fornecidos como um módulo do ERP [43] ou adquiridos de forma separada, porém nesse caso, é desejável a sua integração com o sistema ERP já instalado na empresa [44].

Entre os principais desenvolvedores de sistemas ERP no Brasil destacam-se as empre-sas TOTVS, Oracle e SAP [45], com a última fornecendo solução de WMS integrada ao seu ERP [46]. No Grupo Tigre S.A, a ferramenta que gerencia as frentes de negócio da empresa e disponibiliza o pacote WMS é o ERP SAP.

2.4 Produtividade

O primeiro artigo a tratar do termo produtividade foi escrito pelo economista francês François Quesnay, em 1766. Mas, só em 1883 outro economista francês, Émile Littré, definiu esse termo como a capacidade de produzir [47], sendo diretamente conectada com a eficiência na execução de algum processo ou tarefa.

No contexto do processo de separação de produtos, a produtividade é comumente medida com base na quantidade de itens ou massa total coletada em relação ao tempo de execução da ordem. Em [30], desenvolveu-se um estudo de eficiência para duas dife-rentes tecnologias refedife-rentes a separação de produtos, a separação por voz e a separação por luz, relacionando essas técnicas com fatores comportamentais de quem as utiliza. O experimento foi realizado com 101 pessoas divididas em dois grupos, das quais 45,5% não possuíam qualquer experiência com separação de produtos. A fim de identificar os fatores comportamentais, foram realizados questionários baseados no método Big Five

Inventory (BFI), o qual agrupa pessoas em 5 classes de personalidade, a saber:

Neuro-ticismo, Extroversão, Agradabilidade, Conscienciosidade e Abertura para a Experiência. Para mensurar a produtividade de cada processo, o estudo determinou que cada opera-dor executasse a mesma ordem de transporte, visitando as mesmas posições e coletando quantidades idênticas dos mesmos itens, entretanto para separação por luz utilizou-se a organização de trabalho tipo Separação por Zona, já para a separação por voz, aplicou-se a Separação Discreta. Portanto, não é possível comparar as duas tecnologias. Vale ressaltar que, a métrica de produtividade considerada no estudo, levou em consideração o tempo e a precisão de execução das ordens. Para o estudo, conclui-se que a capacidade cogni-tiva, proatividade e a idade impactam diretamente nos resultados, onde, por exemplo, pessoas classificadas em Neuroticismo sofreram menores impactos na separação por luz. Já a produtividade na separação por voz, é ressaltada por pessoas de conscienciosidade elevada.

Em [48] é discutido o uso de tecnologias assistivas no processo de separação de pro-dutos, visando incluir pessoas com deficiência física que trabalhem com a separação de pedidos. Para tal é proposta a utilização de tecnologias de projeção de imagens, indicação por luz ou painel gráfico, em conjunto com equipamentos que reduzam a carga de trabalho

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(como, por exemplo, carrinhos de coleta com altura ajustável acoplados por eletroímãs a trilhos deslizantes lineares). O trabalho ainda apresenta uma análise de produtivi-dade, no qual reuniu pessoas em diferentes grupos para realizarem uma mesma ordem de transporte, porém com tecnologias distintas. O intuito desse experimento foi comparar a eficiência da separação de produtos entre diferentes tecnologias. De modo similar a [30], a medida de produtividade baseou-se no tempo de execução de cada processo. Na Figura 12 é apresentado o tempo médio de execução de cada grupo.

Figura 12 – Tempos de execução para cada tecnologia debatida [48].

Ambos os artigos analisam a eficiência de seus processos de separação de pedidos em cenários bem controlados, baseando-se apenas no tempo de execução da ordem proposta. No entanto, para operações diárias de um armazém, métricas de produtividade baseadas apenas no tempo de execução não são robustas, devido às variações de processo, princi-palmente se o objetivo for considerar a produtividade do operador, pois cada ordem tem suas características de execuções, como volumes específicos de itens coletados e posições distintas. Ordens com maiores distâncias percorridas, por exemplo, tendem a possuir um maior período de execução, contudo, não necessariamente os operadores que executaram estas ordens são mais improdutivos.

Em [49] é apresentada uma proposta semelhante para mensurar o ganho de produ-tividade em um armazém após a alteração da tecnologia utilizada (coletores de rádio frequência), para a separação de produtos por voz. Em tal estudo, a métrica aplicada é a separação de unidades por hora, propiciando mensurar a eficiência da operação. Tal métrica apesar de considerar o volume de itens coletados, fica suscetível a diferentes dis-tâncias percorridas em cada ordem.

Métricas que relacionam a massa dos itens coletados em relação ao tempo, também ignoram fatores como o esforço de deslocamento entre as posições, massas e quantidades distintas por SKU. São exemplos de ineficiências dessa métrica: processos de ordens com

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diferentes quantidades de SKU’s a serem coletadas, no qual um operador pode visitar mais posições que o outro e, portanto, ter sua produtividade descontada em seu deslocamento; e processos de separação que os operadores coletam diferentes unidades, como, por exemplo, em armazéns em que um mesmo operador pode coletar caixas, caixas fracionadas e itens unitários. Logo, o operador que coletar uma caixa no mesmo tempo em que o outro coleta um item fracionado, pode ser considerado mais produtivo pelo simples fato da unidade coletada conter uma maior massa.

Em todos os exemplos citados, é possível perceber que métricas de eficiência utili-zadas possuem alguns pontos falhos, os quais podem prejudicar, por exemplo, estudos que desejam mensurar a produtividade de seus operadores em cenários de operação mais realistas.

2.5 Ciência de dados

Ciência de dados é um campo multidisciplinar que relaciona-se com a preparação, manipulação e análise de dados. Essa área da ciência, incorpora graus distintos de infor-mações, métodos científicos, estatísticas, computação, visualização e expertises. Dentro de uma companhia o cientista de dados deve desempenhar o papel de analisar os dados das frentes do negócio extraindo informações úteis que propiciem a empresa vantagens competitivas. Os resultados de tais análises são, por muitas vezes, apresentados na forma gráfica, facilitando a interpretação dos dados [50].

Dentre as principais linguagens de programação utilizadas em ciências de dados destacam-se o Python e o R. Especificamente, o Python é uma linguagem orientada a objetos, inter-pretada, com tipagem dinâmica e sintaxe simples. A linguagem R, por sua vez, trata-se de uma linguagem de programação multi-paradigma, dinâmica e fracamente tipada, vol-tada principalmente para a computação de dados, possibilitado a construção e análise de modelos lineares e não-lineares, séries temporais e agrupamento de dados [51].

Entre os principais pacotes aplicados a ciência de dados em Python, estão as bibliote-cas Pandas e Matplotlib. Pandas é uma biblioteca de código aberto licenciada e exclusiva para linguagem Python, que permite a manipulação e visualização de dados sem a neces-sidade de utilizar linguagens complementares focadas em ferramentas estatísticas, como por exemplo R. Essas manipulações abrangem desde percorrer informações de diversas fontes, à adicionar, remover e inserir dados em diferentes tabelas. Já a biblioteca

Mat-plotlib foca-se principalmente na apresentação gráfica de dados, e serve inclusive como

base a outras bibliotecas de visualização de dados mais rebuscadas e dinâmicas, como por exemplo, a biblioteca de visualização Seaborn. A ferramenta Matplotlib facilita a in-terpretação de dados aos cientistas de dados, permitindo visualizar conjuntos complexos de informações por meio de diferentes modelos de gráficos, como histogramas e gráficos

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em barras. Vale destacar que a biblioteca Matplotlib, permite integração com Pandas, facilitando a visualização de dados manipulados [50].

Por sua vez, entre os principais pacotes para linguagem R, estão o pacote ggplot2, que assim como a biblioteca Python Matplotlib, facilita a apresentação de dados de forma gráfica para melhor interpretação de suas informações, e o pacote Zoo voltado para tra-tamento/análise de séries temporais [52, 53].

2.6 Grafos

A teoria de grafos é um seguimento da matemática que permite modelar diversas es-truturas de dados e relações entre informações. Sua utilização pode simplificar problemas abstratos e permite obter representações matemáticas de processos reais, como a relação entre pessoas em redes sociais [54]. Um grafo finito Gr defini-se como uma tripla orde-nada de conjuntos V (Gr), Ar(Gr) e g, onde V (Gr) é um conjunto não vazio e finito de nós (ou nodos), Ar(Gr) uma família finita de pares não ordenados, onde seus elementos denominam-se arestas e correspondem a conexão entre dois nós, e, por fim, g caracteriza uma função que associa cada aresta a ∈ Ar(Gr) a um par de vértices chamados de extre-mos de a [55]. Supondo um grafo Gr = (V, Ar, g) onde V contém os nós x e y, V = (x, y), e Ar apenas uma aresta a1 conectando os nós x e y, tem-se uma função g expressa por:

g(a1) = xy (2.1) Adicionalmente, por estarem conectados pela aresta a1, pode-se dizer que esses nós são vizinhos ou adjacentes.

Figura 13 – Sete pontes de Königsberg [56].

A cidade de Königsberg inspirou um problema clássico associado a teoria de grafos, onde seus habitantes tentavam, sem êxito, deslocar-se entre as pontes saindo e retornando a um mesmo ponto sem que houvesse repetições entre as pontes. A resolução desse problema foi desenvolvida por Leonhard Euler em [57]. Na Figura 13a é apresentado um diagrama referente a essas pontes, possibilitando exemplificar os conceitos de vértices, arestas e modelos em grafos.

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O diagrama demonstra duas margens denominadas Norte (N) e Sul (S), e duas ilhas representadas por A e B. Já a conexão entre essas regiões é apresentada pelas pontes mencionadas. Para obter um modelo matemático do diagrama apresentado, pode-se con-siderar o conjunto de regiões como os vértices de um grafo e as conexões como arestas. Sendo assim, para o grafo ‘Gr’, tem-se o conjunto de vértices V{N, S, A e B} e o con-junto de arestas Ar{1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7}. A representação do diagrama em grafo pode ser visualizada na Figura 13b.

Existem ainda os grafos ponderados, os quais permitem atribuir pesos em magni-tude, propiciando maiores informações aos modelos. Em [58], apresenta-se a aplicação de grafos ponderados para malhas ferroviárias, no qual os nós constituem cada estação ferroviária, as arestas representam os trilhos e os comprimentos de tais trilhos são os pesos atribuídos a cada aresta. Desse modo, uma vez que um conjunto de dados é modelado e/ou relacionado por meio de grafos, pode-se utilizar algorítimos de análise para extração de informações úteis. São exemplos os algoritmos de caminho mínimo e algoritmos de otimização combinatória aplicados a problemática do caixeiro viajante.

Os algoritmos de caminho mínimo concentram-se em solucionar um problema clássico aplicado a teoria de grafos, encontrar o caminho de menor custo entre dois nós [59]. Sendo assim, a utilização desses algoritmos para ferramentas que propiciem maior eficiência a diferentes redes pode ser bastante útil, são exemplos: engenharia de tráfego em redes IP, redes de transporte e redes de tráfego automotivo [60].

Entre os algoritmos de caminho mínimo mais populares, estão: o Dijkstra que permite encontrar o trajeto menos custoso em um grafo ponderado com pesos positivos aplicados as suas arestas; e o algoritmo de Bellman-Ford que soluciona o problema do caminho me-nos custoso em grafos que possuam, ou não, ponderações negativas [61]. Já os algoritmos de problemas combinatórios, permitem, por exemplo, obter uma visão geral dos caminhos menos custosos entre grupos de nós, determinando as rotas mais eficientes no grupo de posições a serem visitadas. Em [62], apresenta-se a revisão de algoritmos combinatórios aplicados a resolução da problemática do caixeiro viajante, entre os algoritmos menciona-dos na pesquisa está o de otimização discreta branch-and-bound, que permite particionar conjuntos de soluções viáveis em subconjuntos menores, a fim de encontrar os limites infe-riores para as funções objetivo em cada subconjunto, descartando os subconjuntos menos ótimos. E, após algumas repetições encontrar a melhor solução.

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36

3 Proposta

Como mencionado na Seção 2.4, as métricas de desempenho que não levam em consi-deração todas as principais atividades executadas pelos operadores durante o processo de separação de produtos, podem gerar resultados inconsistentes com a produtividade real desempenhada.

Conforme discutido no Capítulo 1 e na Seção 2.2, existem ao menos quatro atividades presentes no centro de distribuição relacionadas com o processo de separação de produtos, sendo cerca de 85% do tempo dedicado ao deslocamento entre as posições, procura dos endereços e coleta dos produtos. Sendo assim, uma métrica adequada para mensurar a produtividade na execução de uma ordem de separação de pedidos, deve ao menos considerar a quantidade de itens coletados e a distância percorrida, relacionando tais informações com o tempo de execução de suas atividades.

Neste trabalho é apresentado uma análise do processo de separação de produtos do centro de distribuição da empresa Tigre, localizada na cidade de Joinville - Santa Catarina. Para tal, primeiramente são descritos a organização do centro de distribuição, o método de separação de produtos adotado e as tecnologias utilizadas. Na sequência são detalhados todos os dados coletados durante a execução de uma ordem de separação de pedidos. Por fim, propõe-se uma métrica de desempenho para mensurar a produtividade dos operadores do centro de distribuição, considerando as particularidades das atividades executadas no processo de separação de produtos.

3.1 Organização e operação do centro de distribuição

O centro de distribuição da empresa Tigre em Joinville é organizado conforme o layout apresentado na Figura 14, onde destacam-se os setores de almoxarifado (retângulo em marrom), separação de produtos (vermelho), reserva dos equipamentos de transporte (dourado), conferência (azul escuro) e, por fim, área de alocação dos caminhões (azul claro).

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Capítulo 3. Proposta 37 Figura 14 – L ayout CD Tigre Join ville -F on te autoral.

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Capítulo 3. Proposta 38

O almoxarifado funciona principalmente como um estoque de reposição para que não faltem produtos ao processo de separação. O setor de separação de produtos é onde ocor-rem as execuções das ordens de serviços. Esse setor possui prateleiras com três níveis de armazenamento, com o primeiro nível sendo utilizado para armazenamento de unidades de caixas, caixas fracionadas (ou embalagens) e itens unitários. Os demais níveis arma-zenam essencialmente unidades de paletes e camadas de paletes. Os três últimos setores, representam alocação dos equipamentos de transporte, conferência e estacionamento dos caminhões.

Figura 15 – Endereçamento de posição - Fonte autoral.

No centro de distribuição, os produtos são organizados em três classes conforme sua popularidade (ou demanda esperada). Com seus locais de armazenamento endereçados por indicadores únicos, padronizados conforme demonstra a Figura 15. Sendo o endereço expresso por:

• Rua - Corredor em que o local de separação esta contido; • Posição - Referente a sua localização no corredor;

• Andar - Qual o nível de prateleira o item encontra-se alocado. Para o centro de distribuição avaliado tem-se três possíveis níveis.

Vale salientar que neste armazém, os corredores são separados em lados pares e im-pares, e consequentemente os endereços de posição seguem esse padrão. Para o geren-ciamento do armazém é empregado um sistema WMS, fornecido como módulo do ERP utilizado pela empresa, e, portanto, as informações de gerenciamento deste armazém são gravados em uma fonte única de dados. Para execução da ordem de separação, cada

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operador utiliza um coletor digital capaz de realizar a leitura das etiquetas dos SKUs e de se comunicar (via rádio frequência) com o sistema de gerenciamento do armazém, fornecendo informações como o instante em que a etiqueta de cada unidade coletada foi lida.

O processo de separação de produtos no armazém é totalmente manual, dividindo-se em baixo e alto nível. No baixo nível os operadores ficam responsáveis principalmente por coletarem unidades de caixas, caixas fracionadas (ou embalagens) e produtos unitários, ou seja, itens alocados no primeiro andar das prateleiras. No processo de baixo nível, a política de roteamento adotada é o S-shape (discutido na Seção 2.2.1.1). Já no alto nível, os colaboradores operam equipamentos de empilhadeira e entre suas atribuições estão a coleta de paletes e camadas de paletes, alocados principalmente no segundo e terceiro andar das prateleiras. Sendo tais operações realizadas para repor itens no primeiro andar de alguma prateleira.

3.2 Procedimento de separação de produtos

Na Figura 16 é apresentado um diagrama com as operações típicas executadas durante o processo de separação de produtos no centro de distribuição analisado neste trabalho.

Figura 16 – Processo de separação de produtos no CD Tigre Joinville - Fonte autoral. Como ilustrado na figura, o processo de separação inicia-se com o operador recebendo uma ordem de separação, e deslocando-se até o setor de reserva de equipamento para aquisição de um carrinho compatível com o volume da ordem. Na sequência, o operador desloca-se até a primeira posição, realiza a leitura da etiqueta da prateleira (ou seja, da sua posição atual) e inicia a coleta das unidades. Vale destacar que nesse processo, é também realizada a leitura da etiqueta de cada unidade coletada. Com a obtenção de todas as unidades, o operador desloca-se aos demais locais de separação, repetindo esse

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Tabela de itens

Ordem SKU Operador Tipo Endereço Quantidade

total 1236811 220011 242 PA1 09.07.01 50 1236811 351492 242 PA1 10.66.02 40 1236811 111522 242 PA0 16.13.01 5 1236835 251592 242 PA1 04.80.01 24 1236835 111047 242 PA1 07.21.01 8

Tabela 2 – Tabela itens - Fonte autoral.

procedimento até o término da ordem. Por fim, o operador transporta sua coleta ao setor de conferência, representado pelo ícone de checkout.

Ao realizar a leitura da etiqueta de cada item, são gravadas as informações do produto coletado e o instante de tempo de coleta. Tais informações são armazenadas na base de dados do WMS e propiciam maior controle sobre a operação. As demais informações como o instante em que a ordem é recebida pelo operador, bem como os instantes de tempo da leitura da etiqueta das prateleiras (ou posições), não são registradas no banco de dados do sistema de gerenciamento. Vale destacar, que a ausência de tais informações, implica em algumas restrições importantes que devem ser levadas em consideração ao se propor uma métrica de produtividade para mensuração do desempenho dos operadores (objetivo principal deste trabalho).

Para fins ilustrativos, na Figura 16 o traço em laranja (denominado de subprocesso) indica a parcela do processo de separação de pedidos em que são armazenadas informações dos instantes de coleta, e, portanto, delimita a parcela avaliada na construção da métrica.

3.2.1 Base de dados

Conforme mencionado na seção anterior, durante o processo de separação de pedidos o operador utiliza um equipamento digital para realizar a leitura das etiquetas dos itens coletados. Nesse procedimento são adquiridas algumas informações (veja Tabela 2), as quais são armazenadas em um banco de dados do sistema de gerenciamento do armazém. Especificamente, são armazenadas as seguintes informações: ordem que originou a coleta, a SKU do item coletado, um identificador referente ao operador que executou a ordem, o tipo do item, seu endereço no centro de distribuição e a quantidade coletada por leitura. Na Tabela 2, a categoria Tipo do Item refere-se ao tipo de unidade coletada, onde PA0 corresponde a aquisição de item unitário e PA1, a separação de caixas e caixas fracionadas. Já PA2 e PA3 representam unidades alocadas, respectivamente, ao segundo e terceiro nível das prateleiras e contemplam apenas unidades referentes a separação de alto nível (paletes fechados e fracionados).

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Tabela de leituras

Ordem SKU Data de registro Hora de registro

1236811 220011 02/07/2020 01:17:58 1236811 220011 02/07/2020 01:18:09 1236811 351492 02/07/2020 01:19:27 1236811 351492 02/07/2020 01:19:37 1236811 111522 02/07/2020 01:21:37 1236811 111522 02/07/2020 01:21:40 1236811 111522 02/07/2020 01:21:45 1236811 111522 02/07/2020 01:21:49 1236811 111522 02/07/2020 01:21:55 1236835 251592 02/07/2020 01:50:42 1236835 251592 02/07/2020 01:50:43 1236835 251592 02/07/2020 01:50:44 1236835 251592 02/07/2020 01:50:46 1236835 251592 02/07/2020 01:50:48 1236835 251592 02/07/2020 01:50:49 1236835 111047 02/07/2020 02:00:20 1236835 111047 02/07/2020 02:00:38 1236835 111047 02/07/2020 02:01:12 1236835 111047 02/07/2020 02:01:38

Tabela 3 – Tabela Leituras - Fonte autoral.

de etiquetas lidas. Uma unidade fracionada, por exemplo, pode conter em sua embalagem 15 peças de determinado produto. Sendo assim, para o desenvolvimento deste trabalho considera-se que, uma leitura de etiqueta equivale a uma unidade coletada. Vale ressaltar, que cada linha da Tabela 2, pode ser unicamente identificada pela concatenação entre a ordem de transporte e a SKU coletada, permitindo identificar sua operação na tabela.

As informações referentes aos instantes que cada item foi coletado também são ar-mazenadas, sendo apresentadas na Tabela 3 juntamente com as informações de Ordem e SKU (o que permite relacionar as informações das tabelas 2 e 3).

Durante a operação de uma ordem, imprevistos podem ocorrer e estes dependerão das estratégias de planejamento e da operação adotada no processo de separação de pedidos. Com o intuito de reduzir os impactos, a empresa permite ao operador quebrar a sequência de suas ordens. Entretanto, esse deve informar ao sistema por meio de seu coletor o motivo da alteração na sequência.

As ocorrências de tais imprevistos também são armazenadas pelo sistema de gerenci-amento do armazém, com um exemplo de registro sendo apresentado na Tabela 4. Es-pecificamente são armazenadas as informações do instante de tempo do ocorrido e o tipo de pendência, a qual pode ser posição ocupada (representada pelo número 1), material não encontrado (2) e problema na etiqueta (3). Posição ocupada, caracteriza-se por outro operador estar realizando sua coleta na posição de interesse, impossibilitando a