UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Ciências Aplicadas
GUSTAVO CASARINI LANDGRAF
OTIMIZAÇÃO E SIMULAÇÃO DISCRETA EM LOGÍSTICA: UM ESTUDO NA ÁREA DE PICKING
LOGISTIC OPTIMIZATION AND DISCRETE SIMULATION: A STUDY IN THE PICKING AREA
Limeira 2016
GUSTAVO CASARINI LANDGRAF
OTIMIZAÇÃO E SIMULAÇÃO DISCRETA EM LOGÍSTICA: UM ESTUDO NA ÁREA DE PICKING
LOGISTIC OPTIMIZATION AND DISCRETE SIMULATION: A STUDY IN THE PICKING AREA
Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Aplicadas da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Produção e de Manufatura, na área de concentração de Pesquisa Operacional e Gestão de Processos.
Orientador: Prof. Dr. Cristiano Torezzan
Co-orientador: Prof. Dr. Alessandro Lucas da Silva
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELO ALUNO GUSTAVO CASARINI LANDGRAF E ORIENTADO PELOS PROFS. DR. CRISTIANO TOREZZAN E ALESSANDRO LUCAS DA SILVA
________________________ Assinatura
Limeira 2016
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Agência(s) de fomento e nº(s) de processo(s): Não se aplica.
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas Biblioteca da Faculdade de Ciências Aplicadas
Renata Eleuterio da Silva - CRB 8/9281
Landgraf, Gustavo Casarini, 1978-
L234o LanOtimização e simulação discreta em logística : um estudo na área de picking / Gustavo Casarini Landgraf. – Limeira, SP : [s.n.], 2016.
LanOrientador: Cristiano Torezzan.
LanCoorientador: Alessandro Lucas da Silva.
LanDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Aplicadas.
Lan1. Layout. 2. Centros de distribuição. 3. Otimização. 4. Simulação. 5. Metaheurística. I. Torezzan, Cristiano,1976-. II. Silva, Alessandro Lucas da. III. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Ciências Aplicadas. IV. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Logistic optimization and discrete simulation : a study in the
picking area Palavras-chave em inglês: Layout Distribution centers Optimization Simulation Metaheuristic
Área de concentração: Pesquisa Operacional e Gestão de Processos Titulação: Mestre em Engenharia de Produção e de Manufatura Banca examinadora:
Cristiano Torrezan
Anibal Tavares de Azevedo Marcos Ricardo Rosa Georges
Data de defesa: 25-08-2016
COMISSÃO JULGADORA – DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Candidato: Gustavo Casarini Landgraf. Data da defesa: 25 de agosto de 2016.
Título da dissertação: Otimização e simulação discreta em logística: um estudo na
área de picking
Prof. Dr. Cristiano Torezzan (Orientador, FCA/UNICAMP) Prof. Dr. Anibal Tavares de Azevedo (FCA/UNICAMP) Prof. Dr. Marcos Ricardo Rosa Georges (PUC- Campinas)
A ata de defesa, com as respectivas assinaturas dos membros da Comissão Julgadora, encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.
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Dedico este trabalho aos meus pais, irmã, esposa e ao meu filho que acreditaram e me apoiaram em todos os momentos.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por me dar saúde e forças para sempre seguir em frente. Agradeço ao professor Cristiano Torezzan pela orientação e motivação para levar esse trabalho até o fim.
Agradeço ao professor Alessandro Silva pelos comentários e ajuda no tema desse trabalho.
Agradeço a banca pelos valiosos comentários e direcionamentos fornecidos durante a fase de qualificação desse trabalho.
Agradeço a minha esposa, Leilane, pelo suporte emocional, nos afazeres de casa e com o nosso filho Lucas para que eu pudesse dedicar tempo para esse trabalho.
Agradeço ao meu filho Lucas por me dar energia para continuar escrevendo quando sentava comigo para aprender as “letrinhas” que eu digitava no computador e que pouco a pouco iam construindo esse trabalho.
Agradeço à minha mãe, Neusa, e a minha irmã, Patrícia, que sempre me motivaram a escrever essa dissertação e que me ajudaram com correções em algumas versões desse trabalho.
Agradeço a empresa Grupo Engenho e em especial ao Marcos pelas discussões e apoio no desenvolvimento das ideias.
Agradeço a empresa que cedeu os dados e permitiu o desenvolvimento e a aplicação método.
Agradeço a todos os amigos e colegas que, de uma forma ou outra, contribuíram com ideias, técnicas, orientações e palavras de motivação para que eu pudesse desenvolver esse trabalho.
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RESUMO
Os Centros de Distribuição (CDs) têm papel central nas modernas Redes de Suprimentos (Supply Chain). Em função disso, muitas empresas têm buscado reduzir custos e aumentar a produtividade nos seus CDs. A área de montagem das ordens de venda (picking area) tem sido identificada como a área que mais demanda mão de obra e também uma das responsáveis pelo nível de satisfação dos clientes. Neste trabalho propõe-se um método para alteração do leiaute da área de picking de um CD, combinado com uma metaheurística de otimização, baseada em Simulated Annealing, para o reposicionamento dos produtos no novo leiaute gerado, buscando a redução da distância média percorrida pelos separadores. Para validar a solução gerada e dimensionar o número de separadores propõe-se a utilização de um modelo de simulação discreta para simular o processo de montagem de ordens nos CDs. O método desenvolvido neste trabalho foi aplicado em 37 CDs do ramo de bebidas no Brasil e os resultados obtidos indicaram reduções entre 7% e 40% na distância total percorrida pelos separadores e no tempo para a montagem das ordens, permitindo aumentar em até 35% a eficiência operacional dos CDs.
Palavras-chave: Leiautes; Centros de distribuição; Otimização; Simulação;
ABSTRACT
The Distribution Centers (DCs) play a key role in modern Supply Networks (Supply Chain). Because of this, many companies have sought to reduce costs and increase productivity in their DCs. The sales orders assembly area (picking area) has been identified as the area which most demands labor-intensive work and also one of the responsible for the level of Customer satisfaction. In this dissertation we propose a method for changing the layout of the picking area of a DC, combined with an optimization metaheuristic, based on Simulated Annealing, for the repositioning of the products in the new layout generated, seeking to reduce the average distance traveled by the labors. To validate the solution generated and to calculate the number of labors it is proposed the use of a discrete simulation model to simulate the sales order assembly process in the DC. The method developed in this study was applied to 37 beverage branch DCs in Brazil and the results indicated reductions of between 7% and 40% in the total distance traveled by the labors and also the time for the sales orders assembly, which increased up to 35% the operating efficiency of the DCs.
8
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – A cadeia de suprimentos e os principais processos nos Centros de Distribuição. ... 20
Figura 2 - Os quatro principais processos operacionais em um Centro de Distribuição. ... 21
Figura 3 - Distribuição dos custos operacionais em um Centro de Distribuição. ... 21
Figura 4 - Atividades que compõe o processo de montagem de ordens e seus respectivos impactos em porcentagem do tempo para montar uma ordem. ... 23
Figura 5 - Visão espacial de um leiaute de CD. ... 24
Figura 6 - Detalhe da área de picking. ... 25
Figura 7 - Alocação aleatória dos SKUs. ... 26
Figura 8 - O local disponível mais perto (Closest open location storage). ... 27
Figura 9 – Fixo ou dedicado ... 28
Figura 10 – Full turnover ... 28
Figura 11 – Baseado em famílias. ... 29
Figura 12 - Leiaute tipo blocado. ... 39
Figura 13 - Leiautes tradicionais para sistema de picking manual. a) Leiaute com um bloco e b) Leiaute com dois blocos... 40
Figura 14 - Leiaute em formato "U". ... 42
Figura 15 - Leiaute com corredores transversais. ... 43
Figura 16 - Leiaute com corredores em ângulos... 44
Figura 17 - Desenho esquemático das células fractais no leiaute. ... 45
Figura 18 - Exemplo de um leiaute fractal aplicado no estoque da área de montagem de um CD... 46
Figura 19 - Posicionamento não coincidente, centralizado e opostos dos pontos de recebimento e expedição no leiaute da área de picking. ... 47
Figura 20 - Posicionamento coincidente e centralizado dos pontos de recebimento e expedição no leiaute da área de picking ... 48
Figura 21 - Exemplo de uma rota de montagem usando caminhos em formato de "S". ... 50
Figura 22 - Métodos clássicos de otimização ... 56
Figura 23 - Exemplo de busca do menor caminho entre dois pontos. ... 57
Figura 24 – a) Exemplo de um caminho, com a menor distância entre os nós de “Início” e “Fim”, encontrado utilizando o algoritmo A*. b) Vértices dos quadrados da malha. ... 58
Figura 25 - Nós pesquisados pelo método de cálculo da distância Manhattan até atingir o ponto “Fim”. ... 61
Figura 26 - Nós pesquisados pelo método de cálculo da distância Euclidiana até atingir o ponto “Fim”. ... 62
Figura 27 - Pseudocódigo do algoritmo A* ... 63
Figura 28 - Simulated Annealing escapando do ótimo local. ... 67
Figura 29 - Existência de duas sub-rotas entre as 7 cidades. ... 71
Figura 31 - Fluxograma do método desenvolvido - FPAI. ... 77
Figura 32 - Leiaute inicial da área de picking. ... 79
Figura 33 - Detalhe das posições de palete com produtos na área de picking ... 80
Figura 34 - Atividades para a realização do processo de picking. ... 82
Figura 35 – Exemplo de um palete montado com cinco SKUs diferentes. ... 83
Figura 36 - Posicionamento dos SKUs no leiaute inicial. ... 85
Figura 37 - Perfil da demanda de paletes montados por dia. ... 86
Figura 38 - Exemplo de tempos para coletar SKUs da família 1002. ... 93
Figura 39 - Leiaute com um bloco, 12 corredores e pontos de E/S centrais. ... 94
Figura 40 - Leiaute com 2 fractais, resultado da aplicação do método para novos desenhos de leiaute. ... 95
Figura 41 – O SKPA, em 4 camadas, para resolver o problema de minimizar a distância percorrida pelos separadores por meio do reposicionamento dos SKUs. ... 97
Figura 42 - Fluxograma do método SKPA. ... 98
Figura 43 - Perfil da quantidade de SKUs por palete montado. ... 102
Figura 44 - Resultados da aplicação do SKPA no CD Nordeste com leiaute na situação inicial. ... 105
Figura 45 - As informações necessárias para a construção do modelo de simulação. ... 107
Figura 46 - Modelo de simulação desenvolvido e aplicado ao leiaute inicial do CD Nordeste. ... 108
Figura 47 - Modelo de simulação da operação de montagem de ordem no software FlexSim®. ... 110
Figura 48 - Tempos das atividades de montagem de ordens para o cenário inicial. ... 112
Figura 49 - Tempos das atividades de montagem de ordens para o cenário inicial após aplicação dos módulos 2 e 3 do FPAI. ... 113
Figura 50 - Resultados da aplicação do SKPA no CD Nordeste com leiaute fractal. ... 115
Figura 51 - Tempos das atividades de montagem de ordens para o cenário com o leiaute fractal após do FPAI. ... 116
Figura 52 - Fila gerada na estrechadeira para o processo de "fechamento" de paletes com filme plástico. ... 117
Figura 53 - Gráfico da distância média percorrida por palete no estado inicial e após a aplicação do FPAI. ... 120
Figura 54 - Gráfico Boxplot do tempo médio de espera por separador no estado inicial e após a aplicação do FPAI. ... 121
10
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Comparação entre as estratégias de montagem de ordem. ... 34
Tabela 2 - Efeito do número de cidades no tamanho do espaço de busca ... 71
Tabela 3 - Quantidade de SKUs e de paletes por família. ... 87
Tabela 4 - Quantidade de paletes por SKU na área de picking ... 88
Tabela 5 - Quantidade de posições de coleta para cada SKU. ... 88
Tabela 6 - Os SKUs que representam 80% da demanda. ... 89
Tabela 7 - Curvas estatísticas resultantes da coleta de dados para as atividades independentes da quantidade de produtos coletados. ... 91
Tabela 8 - Exemplo da construção das curvas dos tempos de coleta para subfamília 1002, pertencente à família Retornáveis. ... 92
Tabela 9 - Exemplo de uma matriz de distância para 6 pontos de coleta mais o ponto de entrada e saída. ... 99
Tabela 10 - a) Resultado do estado inicial do CD Nordeste. b) Resultado após a aplicação das camadas 2 e 3 do FPAI. ... 111
Tabela 11 - Resultados obtidos pelo modelo de simulação do método FPAI no CD Nordeste. ... 115
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CD Centro de Distribuição
E/S Entrada e Saída do layout
FEFO First Expired First Out
FIFO First In First Out
FPAI Fast Picking Area Improvement
PO Pesquisa Operacional
SA Simulated Annealing
SKPA SKU Positioning Algoritm
SKU Stock Keeping Unit
SOBRAPO Sociedade Brasileira de Pesquisa Operacional
12
Sumário
1 INTRODUÇÃO ... 16 1.1 Objetivos do estudo ... 17 1.2 Metodologia da pesquisa ... 17 1.3 Organização da dissertação ... 17 2 CENTROS DE DISTRIBUIÇÃO... 192.1 As operações em um Centro de Distribuição ... 20
2.1.1 Recebimento ... 22 2.1.2 Armazenamento ... 22 2.1.3 Montagem ... 22 2.1.4 Expedição ... 23 2.2 Apresentação de um leiaute de CD ... 23 2.3 Métodos de posicionamento ... 25 2.3.1 Alocação aleatória ... 26
2.3.2 O local disponível mais perto (Closest open location storage) ... 27
2.3.3 Fixo ou dedicado ... 27 2.3.4 Full turnover ... 28 2.3.5 Baseado em famílias ... 29 2.4 Equipamentos de movimentação ... 30 2.4.1 Paleteiras ... 30 2.4.2 Empilhadeiras ... 30 2.4.3 Estrechadeiras ... 31 2.5 Montagem de ordens ... 31
2.5.1 Montagem de ordem discreta ... 32
2.5.2 Montagem de ordem por lotes... 32
2.5.3 Montagem de ordem por setores ... 33
2.6 O desenho de leiautes ... 34
3.1 Tipos de leiaute em um CD ... 38
3.1.1 Leiaute blocado ... 38
3.1.2 Leiaute com um bloco e com dois blocos ... 39
3.1.3 Leiaute em formato “U” ... 41
3.1.4 Leiaute com corredores transversais e em ângulo ... 43
3.1.5 Leiaute fractal ... 44
3.2 A localização dos pontos de recebimento e expedição ... 46
3.3 Localização ótima dos pontos de recebimento e expedição para leiautes de um bloco 49 3.4 A otimização no design de leiautes ... 52
3.4.1 Formulação matemática para leiautes com um bloco ... 52
3.4.2 Formulação matemática para leiautes com dois ou mais blocos ... 53
3.4.3 Comparação entre os resultados da simulação e da formulação matemática 53 4 A PESQUISA OPERACIONAL ... 55
4.1 O algoritmo A* ... 57
4.1.1 O funcionamento do A* ... 58
4.1.2 A quantidade de vizinhos ... 59
4.1.3 Método de cálculo da distância ... 60
4.1.4 O pseudocódigo do A* ... 62
4.2 Simulated Annealing (SA) ... 64
4.2.1 A História e o funcionamento do SA ... 65
4.2.2 Definições matemáticas ... 67
4.2.3 O pseudocódigo do SA ... 68
4.3 O problema do caixeiro viajante ... 69
4.4 A simulação em eventos discretos ... 73
4.4.1 Vantagens e desvantagens da simulação ... 74
4.4.2 Etapas da construção dos modelos ... 76
14
5 O MÉTODO FPAI E SUA APLICAÇÃO EM CENTROS DE DISTRIBUIÇÃO DE
BEBIDAS ... 77
5.1 Descrição do cenário inicial ... 78
5.1.1 A empresa... 78
5.1.2 O CD escolhido ... 78
5.1.3 O leiaute inicial da área de picking ... 79
5.1.4 As famílias dos SKUs e hierarquia na montagem da ordem ... 81
5.1.5 As atividades do processo de montagem das ordens ... 81
5.1.6 O posicionamento dos SKUs no leiaute ... 84
5.1.7 A quantidade de paletes montados ... 85
5.1.8 O perfil dos SKUs... 86
5.1.9 A coleta dos dados e o levantamento das curvas estatísticas ... 89
5.2 As propostas de desenhos de layouts ... 93
5.3 O método utilizado para o reposicionamento dos SKUs ... 96
5.3.1 A construção da matriz de distância, primeira camada ... 98
5.3.2 Otimizar o posicionamento dos SKUs, segunda camada ... 100
5.3.3 Construção e solução das rotas de coleta, terceira e quarta camada ... 102
5.3.4 Os resultados obtidos com a utilização do SKPA ... 104
5.4 O modelo de simulação desenvolvido ... 106
5.5 Os resultados obtidos com o design de layouts e a consolidação dos resultados 110 5.5.1 Os resultados para o CD Nordeste, aplicação dos módulos 2 e 3 do FPAI 111 5.5.2 Os resultados para o CD Nordeste, aplicação do FPAI ... 114
5.5.3 Os resultados conseguidos com a aplicação do FPAI nos outros 36 CDs . 118 6 CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS ... 122
REFERÊNCIAS ... 124
APÊNDICE A – Lista dos SKUs ... 129
APÊNDICE B – Curvas dos tempos tomados para as atividades dependentes da quantidade de produtos coletados ... 130
1
INTRODUÇÃO
Centros de distribuição e armazéns têm aspectos chaves na moderna cadeia de suprimentos (supply chain) e desempenham papéis vitais no sucesso ou no fracasso dos negócios hoje em dia. Apesar de todas as iniciativas no campo do
e-commerce e na integração da cadeia de suprimentos com entregas just-in-time, os
centros de distribuição ainda são essenciais para conectar operações de manufatura com clientes finais (Frazelle, 2002).
O uso de Centros de Distribuição pelas empresas se justificam basicamente por dois motivos: para melhor combinar o fornecimento com a demanda dos clientes e para consolidar produtos buscando redução no custo de transporte e fornecendo um melhor nível de serviço (Bartholdi e Hackman, 2014).
Por outro lado, as operações de fornecimento e de distribuição podem ser suficientemente complexas que necessitem de inventários em alguns pontos da cadeia de tal forma a expedir juntas as ordens de múltiplos produtos (Higginson e Bookbinder, 2005).
Uma grande parte dos armazéns e centros de distribuição oferecem aos seus clientes um prazo de entrega (lead time) dentro do dia ou no máximo no dia seguinte ao recebimento do pedido (Baker, 2004).
Diante desse cenário, onde a importância dos centros de distribuição e armazéns se fazem presentes na cadeia de suprimentos e, para que os clientes finais possam ser atendidos rapidamente e com a variedade desejada de produtos, um desafio importante para os gestores desses locais está em ter um bom nível de serviço mantendo o custo da sua operação o mais baixo possível.
Entretanto, armazéns e centros de distribuição são frequentemente associados a grandes custos, em função do uso intensivo de mão de obra para execução de seus processos. Isso abre oportunidades para se pesquisar quais são os processos que contribuem com maior peso na composição do custo final e buscar meios para otimiza-los para que se consiga uma melhor produtividade e eficiência, ao mesmo tempo que se tenha uma redução nos prazos de entrega para o cliente.
17
1.1
Objetivos do estudo
O objetivo geral deste trabalho está no desenvolvimento de um método para a redução da distância média percorrida pelos separadores na área de picking de um CD.
Como objetivos específicos têm-se:
• Propor um novo desenho de leiaute para área de picking.
• Desenvolver uma metaheurística para o posicionamento dos SKUs no leiaute da área de picking.
• Construir um modelo de simulação que possa representar o processo de montagem de ordens e, que permita validar a metaheurística desenvolvida e calcular os possíveis ganhos de produtividade.
1.2
Metodologia da pesquisa
A metodologia deste trabalho é composta por uma fase de revisão bibliográfica, com o intuito de investigar o estado da arte sobre métodos disponíveis na literatura para os problemas de interesse; uma investigação exploratória, com ênfase em modelagem matemática e simulação em eventos discretos de sistemas, para o desenvolvimento do método e por fim a aplicação do método desenvolvido em situações reais, com abordagem baseada em pesquisa-ação.
1.3
Organização da dissertação
A estrutura desse trabalho está dividida em 6 capítulos, mais as referências e apêndices.
Capítulo 1 – Introdução: estão inclusos os objetivos desse trabalho e a metodologia da pesquisa.
Capítulo 2 – Centros de Distribuição: são apresentados as áreas e os processos em um Centro de Distribuição com foco na área de picking de produtos.
Capítulo 3 – Leiautes e montagem de ordens: é apresentado e discutido sobre os tipos de leiautes mais comuns encontrados para a área de picking,
finalizando com uma formulação matemática para o cálculo da distância média esperada para a rota de picking de um separador.
Capítulo 4 – A Pesquisa Operacional: é apresentado todos os algoritmos, heurísticas e metaheurísticas que farão parte do método desenvolvido neste trabalho.
Capítulo 5 – O método FPAI 5 e sua aplicação em centros de distribuição de bebidas: é apresentada a descrição da empresa e detalhado o processo de picking na empresa objeto desse trabalho e descrito a construção do método FPAI, terminando com os resultados obtidos em 37 Centros de Distribuição.
Capítulo 6 – Conclusão e perspectivas futuras: é feito um resumo dos resultados obtidos com a aplicação do método FPAI e sugestões de continuação de projetos futuros que continuam com foco na melhoria de produtividade do processo de picking.
19
2
CENTROS DE DISTRIBUIÇÃO
A cadeia de suprimentos é definida como um conjunto de atividades funcionais (transportes, fabricação, armazenagem, entre outros) que se repetem inúmeras vezes ao longo do canal pelo qual matérias-primas vão sendo transformados em produtos acabados (Ballou, 2006). Nesta cadeia, cada atividade funcional pode ser representada como um nó da malha.
Um nó de grande importância é chamado Centro de Distribuição (CD). Este nó desempenha o papel de absorver as variações no fornecimento e na demanda, objetivando minimizar seus impactos na cadeia e também tem a função de consolidar os itens que vem dos fornecedores e que são expedidos, visando reduzir os custos de transporte e entregar um bom nível de serviço para os clientes (Bartholdi e Hackman, 2014).
De Koster et al. (2007), classificam como uma das principais funções de um CD a criação de maior correspondência entre a demanda e o fornecimento. O CD passa a ter a função de pulmão (buffer) da cadeia de suprimentos, agindo como uma proteção da cadeia, minimizando a falta de produtos em momentos de picos da demanda e também como espaço de estocagem quando há reduções bruscas gerado pelos vales da demanda.
Para fluir por toda a cadeia, o material é colocado em embalagens que facilitam o transporte e a movimentação, permitindo a unitização das cargas, por exemplo: caixas, bags, paletes, entre outros. Estas unidades trazem um código identificador do item, que em inglês é conhecido como Stock Keeping Unit (SKU).
Geralmente, quando se olha o processo para a direção dos fornecedores da cadeia, percebe-se uma movimentação em maiores quantidades de embalagens com menores quantidades de SKUs e na direção contrária, a do cliente final, percebe-se maiores quantidade de SKUs com menores números de embalagens.
De uma forma geral, os CDs fazem o recebimento de grandes quantidades de produtos, armazenam, fracionam e expedem para os clientes finais. Na Figura 1 pode se observar o posicionamento do Centro de Distribuição na cadeia de suprimentos e os seus principais processos. Todos estes processos requerem investimentos em pessoas, espaço físico, equipamento de movimentação e
armazenagem, além de um bom sistema de informações para garantir que haja controles e acuracidade nas quantidades que entram e saem do CD.
Figura 1 – A cadeia de suprimentos e os principais processos nos Centros de Distribuição. Fonte: Adaptado de Alves (2015).
A busca pela otimização dos processos no CD implica no aumento da produtividade, na redução de custos e no aumento do nível de serviço para os clientes. Conseguir atingir esses resultados se torna um grande desafio, que se atingidos, trazem grandes impactos para toda a cadeia de suprimentos.
Ao longo deste capítulo será detalhado as principais áreas e operações em um CD, os tipos de equipamentos, os métodos de posicionamento dos SKUs no leiaute, as diferentes formas de montagem de ordens de venda e o início da discussão sobre leiautes em um CD com o objetivo de compreender os aspectos científicos e os problemas de decisão presentes na gestão eficiente de um CD.
2.1
As operações em um Centro de Distribuição
De acordo com Bartholdi e Hackman (2014) e também De Koster et al. (2007) os principais processos realizados em um Centro de Distribuição podem ser classificados em: recebimento, armazenagem, montagem da ordem de venda e expedição.
21
Na Figura 2, pode-se identificar que entre os quatro processos principais, dois são processos de entrada e dois são processos de saída do CD. Dentre esses processos principais, a montagem das ordens, na maioria dos CDs, tem a maior demanda de mão de obra.
Figura 2 - Os quatro principais processos operacionais em um Centro de Distribuição. Fonte: Adaptado de Bartholdi e Hackman (2014).
Segundo Frazelle (1996) em Centros de Distribuição típicos o custo operacional total desses processos é distribuído da seguinte forma: 10% no recebimento, 15% no armazenamento, 20% na expedição e 55% na montagem das ordens, ver a Figura 3.
Figura 3 - Distribuição dos custos operacionais em um Centro de Distribuição. Fonte: Figura do autor baseado nos dados de Frazelle (1996).
2.1.1 Recebimento
O recebimento é o primeiro processo que se executa quando os produtos que foram expedidos pelos fornecedores chegam no Centro de Distribuição. De forma geral, este processo é composto das seguintes atividades: descarregar os produtos dos meios de transporte que os transportaram, realizar a inspeção de qualidade e fazer a entrada no sistema de informação da quantidade e dos lotes dos SKUs.
2.1.2 Armazenamento
O armazenamento é o processo onde se faz a alocação ou realocações dos itens em posições do estoque. Para Bartholdi e Hackman (2014), o processo de armazenagem é de extrema importância pois a forma de se alocar os itens no estoque tem grande impacto na eficiência dos processos de expedição e consequentemente implicará em impactos nos custos do CD.
Além disso, toda vez que, por algum motivo, se aloca um item e posteriormente precisa-se realoca-lo, antes dele seguir para o cliente, adiciona-se um desperdício de tempo e movimentação que onera o custo total da operação.
2.1.3 Montagem
O processo de montagem das ordens, conhecido com processo de picking, desdobra-se em várias atividades, que vão desde a análise do saldo do item no estoque, passando pela criação da lista de picking, a coleta dos SKUs nas posições da área de estoque, até chegar na criação de documentos necessários para a expedição. Geralmente, essas atividades são suportadas por um sistema de gerenciamento do CD responsável por sequenciar e coordenar as montagens.
Segundo Frazelle (1996), o processo montagem das ordens corresponde a 55% dos custos operacionais de um CD. Assim, faz-se importante o detalhamento das atividades envolvidas para analisar o impacto delas no custo total da montagem.
A Figura 4 mostra o percentual médio de tempo gasto com cada atividade do processo de montagem.
23
Figura 4 - Atividades que compõe o processo de montagem de ordens e seus respectivos impactos em porcentagem do tempo para montar uma ordem.
Fonte: Figura do autor baseado nos dados de Frazelle (1996).
A Figura 4 mostra que o deslocamento consome o maior tempo para a montagem das ordens e assim colaborando com a maior parcela do custo operacional do CD. Sendo assim, há muito interesse em métodos que objetivam reduzir o tempo improdutivo dessa atividade e, consequentemente, impactar na redução dos custos operacionais do CD.
2.1.4 Expedição
Como último processo, a expedição geralmente movimenta embalagens maiores que foram consolidadas no processo de montagem das ordens. Esse processo pode ser visto como inverso do processo de recebimento, exceto pela característica de que na expedição há a movimentação de cargas consolidadas e no recebimento faz-se o descarregamento da carga e seu fracionamento em várias embalagens ou paletes, segundo Bartholdi e Hackman (2014).
2.2
Apresentação de um leiaute de CD
Os Centros de Distribuição possuem tipicamente um leiaute muito similar ao apresentado na Figura 5.
O processo inicia com a chegada dos caminhões que vem de uma ou mais fábricas e chegam para fazer o descarregamento de seus SKUs nas docas de
recebimento. Após serem descarregados e conferidos, esses SKUs seguem para uma área de armazenagem, estoque de produtos.
A movimentação dos SKUs pode ocorrer de duas formas. A primeira forma é quando a ordem de venda pede um palete inteiro de um determinado SKU, palete com SKU montado na fábrica e que não foi alterado em sua quantidade nas atividades internas do CD, dessa forma, esse palete estocado na área de estoque de produtos segue diretamente para a área de conferência e posteriormente para os caminhões posicionados nas docas de expedição.
A segunda forma se dá como reabastecimento da área de picking. Com a venda dos produtos, há uma requisição para transferir paletes para a área de picking, estes paletes ficarão posicionados em um determinado local e serão coletados para atender a montagem das ordens de venda. Essas ordens de venda pedem mais de um SKU ou somente um SKU mas com quantidade menor que um palete inteiro. Após a montagem das ordens na área de picking o palete segue para a área de conferência, e posteriormente para os caminhões posicionados nas docas de expedição.
Figura 5 - Visão espacial de um leiaute de CD. Fonte: Figura do autor.
25
A área de picking é onde ocorre o fracionamento das embalagens e a consolidação de mais de um SKU em embalagens, que serão expedidas de forma a atender os pedidos dos clientes.
Na Figura 6 é apresentado um detalhe da área do picking onde pode-se observar os SKUs posicionados nos paletes, identificados nesta figura com diversas cores, como por exemplo: azul, vermelho e cinza. O funcionário que faz a montagem de cada ordem, o separador, pode ser observado nesta figura, posicionado no corredor ao lado da paleteira manual, que aqui apresenta vários SKUs coletados para atender a ordem de venda. Os paletes, inteiros ou já com algumas unidades de SKUs coletados, formam os corredores nos lados direito e esquerdo em relação ao separador.
Figura 6 - Detalhe da área de picking. Fonte: Figura do autor.
As grandes oportunidades de ganhos de produtividade e redução de custos nos processos do CD estão na montagem das ordens de venda que ocorre na área do picking, e também no design do leiaute dessa área.
O posicionamento dos SKUs tem grande influência no tamanho do percurso que o separador tem que fazer para a montagem das ordens de venda. Alguns métodos de posicionamento serão apresentados na próxima seção.
2.3
Métodos de posicionamento
Existem diversas maneiras ou métodos de posicionar os SKUs nos CDs. Segundo De Koster et al. (2007), existem cinco tipos que são mais frequentemente
utilizados. Estes tipos de alocação são: aleatória, o mais perto local disponível, fixo ou dedicado, full turnover, baseado em famílias.
Abaixo serão detalhados os cinco tipos de posicionamento dos SKUs nos estoques.
2.3.1 Alocação aleatória
Ao chegar um palete para ser alocado no estoque, escolhe-se de forma aleatória e com igual probabilidade um local que esteja vazio e assim se executa o posicionamento.
A Figura 7 apresenta um estoque totalmente completo onde cada posição tem um palete alocado de forma aleatória. Os números representam os SKUs e o ponto de recebimento ou expedição desse estoque está representado pelo retângulo com as letras “E/S”.
Figura 7 - Alocação aleatória dos SKUs. Fonte: Figura do autor.
Utilizando esse método de alocação, consegue-se uma melhor utilização dos espaços dentro do estoque, mas, pode se ter uma penalidade com relação ao tempo de movimentação do separador quando se precisa expedir esse SKU. Esse método exige que se tenha um sistema informatizado que possa identificar rapidamente quais os SKUs estão alocados e em quais posições.
4 7 4 9 1 9 9 4 9 9 8 4 6 7 2 5 2 9 6 4 3 5 2 5 4 3 4 2 4 2 1 1 2 3 4 5 4 5 2 5 2 7 3 1 3 8 6 2 6 8 2 2 9 5 6 9 7 2 5 2 3 5 6 4 4 4 8 5 9 7 3 9 4 2 8 2 1 1 9 3 4 7 3 9 6 8 8 8 3 6 9 6 9 6 3 9 1 9 2 4 8 9 7 1 6 1 8 7 6 9 E/S
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2.3.2 O local disponível mais perto (Closest open location storage)
O primeiro local que o separador visualizar como disponível e que esteja mais perto do recebimento ou expedição, é lá que será armazenado o palete com o produto.
Usando esse método é comum ver muitos paletes perto da área do recebimento ou expedição, veja Figura 8, enquanto o restante da área do estoque, quanto mais se distancia do local de expedição, fica muito pouco utilizada.
Figura 8 - O local disponível mais perto (Closest open location storage). Fonte: Figura do autor.
2.3.3 Fixo ou dedicado
Neste método se dedica uma quantidade fixa de locais no estoque para cada SKU.
A grande vantagem desse método está no ganho de se memorizar os locais desses SKUs dados que eles não variam, ajudando muito no momento de se acessar esse item para fazer a sua movimentação podendo economizar tempo do separador.
A Figura 9 apresenta um estoque onde esse método de alocação é aplicado. Os SKUs que estão em estoque são representados pelos retângulos coloridos. Os retângulos em branco são posições vazias, mas que estão reservadas para os determinados SKUs.
7 4 1 8 2 3 7 3 3 1 6 5 6 3 8 6 1 9 1 3 5 8 9 3 9 9 3 3 7 3 9 7 4 8 7 8 7 7 2 1 6 7 E/S
Figura 9 – Fixo ou dedicado Fonte: Figura do autor.
A desvantagem desse método está na reserva do local mesmo que não exista esse SKU no estoque formando vazios no estoque, retângulos numerados em branco na Figura 9, que não podem ser ocupados por outros SKUs que não sejam os cadastrados naquela posição.
2.3.4 Full turnover
Esse método distribui os SKUs nas posições do estoque de acordo com o giro desse item, isto é, os SKUs de maiores volumes de venda são alocados nas posições mais próximas ao local do recebimento ou expedição, veja a Figura 10.
Figura 10 – Full turnover
4 4 7 6 1 1 2 6 7 8 7 6 6 5 9 4 2 4 7 6 9 3 5 3 6 4 8 3 3 4 2 2 9 3 4 5 3 9 1 6 2 5 8 3 1 2 5 9 7 8 4 8 6 6 9 1 8 5 2 9 4 3 7 8 8 5 5 9 2 8 9 3 2 2 8 9 2 1 5 6 1 7 2 9 1 2 4 5 8 2 9 3 4 9 2 3 2 2 2 7 9 5 3 4 1 2 4 7 8 3 E/S 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 8 9 9 9 9 9 8 9 8 8 8 9 7 8 8 9 8 7 7 7 7 7 6 8 7 7 6 5 7 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 6 5 5 5 4 4 5 4 4 4 4 4 4 5 4 4 4 3 3 3 3 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 E/S
29
Fonte: Figura do autor.
Neste exemplo apresentado na Figura 10, os locais que estão os SKUs com menor numeração são os itens de maior giro, esse posicionamento busca reduzir o tempo de deslocamento para a movimentação desse SKU. Da mesma forma que os SKUs com menores volumes de venda, SKUs com maior numeração, ficarão posicionados em locais mais distantes da expedição, onde o tempo de movimentação será maior, mas trazendo menor impacto por serem menos visitados.
2.3.5 Baseado em famílias
Esse método é uma combinação dos métodos apresentados acima. A ideia é criar grupos de produtos em classes que, por exemplo, contenham 15% dos SKUs, mas que representem 85% do total do giro de produtos. Dessa forma cada classe criada é alocada em uma área escolhida do leiaute, sendo que dentro dessa área escolhida a alocação desses SKUs seja aleatória, veja a representação desse método de posicionamento apresentado na Figura 11.
Figura 11 – Baseado em famílias. Fonte: Figura do autor.
A vantagem desse método está na alocação de itens de alto giro mais perto da área de recebimento ou expedição. Como eles possuem alocação aleatória nas
8 8 4 9 7 9 8 9 4 9 9 4 8 6 5 6 5 5 6 4 8 6 5 9 7 9 5 4 7 4 6 6 9 7 9 6 9 7 5 6 4 7 5 7 6 7 6 9 4 4 7 7 5 4 7 7 7 7 4 4 3 2 1 3 2 1 2 1 2 2 1 1 3 3 1 3 1 3 1 1 3 1 3 2 2 3 1 1 2 1 2 1 1 3 3 1 3 1 2 2 3 2 1 1 3 1 3 3 3 3 E/S
posições do estoque, consegue-se um melhor aproveitamento dessa área e consequentemente um menor tempo para a montagem das ordens e expedição.
2.4
Equipamentos de movimentação
Existem diversos equipamentos de movimentação que são utilizados em um CD. É listado abaixo os mais comuns e os que tem relação com estudo que é apresentado, no Capítulo 5 deste trabalho.
As referências utilizadas para descrever os equipamentos abaixo foram: (FILPEMACK, 2016), (NOWAK, 2016) e (TOYOTA, 2016).
2.4.1 Paleteiras
Esse tipo de equipamento é muito utilizado nos CDs e existe basicamente dois tipos de paleteiras, as manuais e as elétricas. Esse equipamento utiliza um garfo para tirar do chão o palete com o produto, para então poder movimentá-lo entre os locais do CD.
As paleteiras manuais que elevam o palete a poucos centímetros do chão, somente para permitir a movimentação da carga, a capacidade de carga chega até 3.000 kg. Veja um exemplo de paleteira manual na Figura 6.
A paleteira do tipo elétrica, sem contrabalanço, pode elevar o palete a alguns metros do chão, tem capacidade dependendo da altura máxima que eleva o palete e da massa de carga no palete. Essa capacidade normalmente é menor quando comparado a paleteira manual por causa da falta do contrabalanço.
2.4.2 Empilhadeiras
As empilhadeiras, como o próprio nome diz, servem para empilhar alguma coisa. Existem vários tipos de empilhadeiras com diferentes tipos de motorização, capacidade de carga, quantidade de garfos para a pega do palete, posição dos garfos, entre outros.
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Os estoques que utilizam estruturas porta-palete, estrutura que permite empilhar paletes de produtos e ocupar melhor o espaço dentro dos CDs, têm a empilhadeira como uma das formas de movimentar, armazenar e retirar do estoque os paletes com os produtos.
Esse equipamento também é muito utilizado para movimentar paletes na horizontal, como por exemplo, na carga e descarga de caminhões e também na movimentação interna do CD. Elas possuem muita flexibilidade de movimentação podendo subir e descer rampas e fazer curvas muito rapidamente além de poder operar em diversos tipos de pisos industriais.
2.4.3 Estrechadeiras
A estrechadeira não é exatamente um equipamento de movimentação, mas um equipamento muito utilizado dentro dos CDs para agilizar a tarefa de passagem do filme plástico ao redor do palete com produtos. Essa tarefa se faz necessária quando há risco de queda dos produtos durante o transporte. Dessa forma os produtos contidos no palete ficam mais compactados, dificultando quedas e perdas de produto durante o transporte ao cliente.
A utilização desse equipamento pode trazer redução de custo tanto por evitar mão de obra para fazer essa tarefa, quanto na padronização da quantidade de filme plástico por palete, algo extremamente difícil de fazer quando são designadas pessoas para a execução dessa tarefa.
Na próxima seção é apresentado os métodos para fazer a separação das ordens de venda e também suas vantagens e desvantagens.
2.5
Montagem de ordens
Segundo Bartholdi e Hackman (2014), uma ordem pode ser separada completamente com um separador ou dividida entre vários separadores. O método a ser escolhido depende de muitas variáveis, mas uma das mais importantes é a velocidade que a ordem flui pelo seu processo de montagem.
De forma resumida, a decisão está entre separar as ordens em série com um separador por ordem ou em paralelo onde vários separadores comunizam ordens no momento da montagem.
A compensação entre os dois métodos está em gastar mais tempo para executar as ordens, ordens em série, ou na dificuldade de coordenar múltiplos separadores, ordens em paralelo, e consolidar o resultado da montagem das ordens para expedir aos clientes.
Abaixo, são citados três métodos possíveis para montagem das ordens.
2.5.1 Montagem de ordem discreta
Nesse método, o funcionário que trabalha na montagem das ordens, o separador, recebe uma ordem que contém uma lista com vários SKUs e com diferentes quantidades unitárias. O separador só inicia uma nova lista de separação, quando ele termina de separar todos os SKUs da lista em suas mãos. Para entender esse método pode se imaginar uma lista de itens a serem comprados em um supermercado. Os itens estão posicionados de forma fixa e, ao percorrer cada corredor faz-se a coleta dos itens até que toda a lista esteja no carrinho de compras. A grande vantagem nesse método está na pequena probabilidade de erros no cumprimento da montagem dos itens da lista, dado que o separador não necessita de outros separadores ou outras atividades pós-coleta da ordem para tê-la finalizada. Por outro lado, as distâncias que os separadores irão percorrer para terminar as suas listas de picking e consequentemente o tempo dispendido para finalizá-las serão altos.
2.5.2 Montagem de ordem por lotes
Como uma derivação do método anterior, o separador busca nas suas ordens, não mais em uma única ordem, qual o SKU ele precisa para fazer a montagem, faz o deslocamento até a posição desse SKU no leiaute e procede com a coleta nas quantidades necessárias para todas as ordens que esteja separando, esse processo se repete até que o último SKU da última ordem tenha sido separado.
A grande vantagem desse método está na diminuição do deslocamento de viagem do separador para separar todos os itens, trazendo como resultado a diminuição do tempo de coleta por item comparado a estratégia anterior.
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A desvantagem, está relacionada ao tempo pós-coleta onde se terá que separar cada item na sua ordem, aumentando muito a probabilidade de erros proveniente dessa operação de montagem.
2.5.3 Montagem de ordem por setores
Nesse método, tem-se separadores dedicados por setor podendo separar itens de uma ordem ou compartilhar a montagem de mais de uma ordem naquele setor. O separador fica dessa forma responsável por separar os itens do seu setor independentemente das ordens de montagem.
Com essa estratégia o separador reduz ainda mais o deslocamento, comparado a estratégia anterior, para separar os itens dos pedidos e como consequência o tempo de coleta por item também diminui. Adicionalmente a essa vantagem pode-se destacar o ganho de produtividade, dado que o separador por estar restrito àquele setor, memoriza os itens e seus posicionamentos e também possui menor interferência com outros separadores.
As desvantagens estão no tempo para alocar os itens separados após a coleta nos setores nas ordens dos clientes, o potencial erro nesta montagem dos pedidos para o atendimento aos clientes e também no desbalanceamento do trabalho dos separadores entre os setores podendo gerar ociosidade em uns e sobrecarga em outros.
A Tabela 1 mostra um resumo dos métodos com relação as variáveis: número de separadores e ordens separadas simultaneamente.
Comparativamente entre os três métodos o método da montagem discreta gasta um tempo maior para o separador completar a montagem de uma ordem, mas tem a menor probabilidade de gerar erros de montagem.
Tabela 1 - Comparação entre as estratégias de montagem de ordem.
Método Separadores por ordem Número de ordens separadas simultaneamente
Discreta 1 1
Lote 1 1 ou mais
Setor 1 ou mais 1 ou mais
Fonte: Elaborada com dados de Bartholdi e Hackman (2014).
A escolha do método de montagem da ordem sem um leiaute planejado para economizar o deslocamento do separador, tem grande chance de perder sua eficiência. Na próxima seção é introduzido uma primeira abordagem sobre o desenho de leiautes e desenvolvido com mais detalhes no Capítulo 3.
2.6
O desenho de leiautes
O desenho do leiaute dentro dos Centros de Distribuição pode ser subdividido em dois problemas segundo De Koster et al. (2007). O primeiro problema está relacionado ao desenho do leiaute de todas as áreas e operações do CD, como visto na Figura 2. O segundo problema está relacionado ao desenho do leiaute da área de montagem de ordem ou área de picking.
O primeiro problema relacionado ao desenho do leiaute do CD está em determinar o posicionamento das diversas áreas do CD com o objetivo de minimizar o custo total de movimentação. Com frequência a função-objetivo é representada como uma função linear da distância percorrida. Uma proposta para a solução desse problema seria usar um modelo matemático de alto nível que resulta no tamanho necessário para cada área funcional dentro do CD e na alocação dos SKUs, visando minimizar o custo total de movimentação, Heragu et al. (2005).
O segundo problema, trata do design interno da área de montagem de ordens buscando determinar o número de blocos, comprimento e largura dos corredores em cada bloco. De forma similar ao primeiro problema, a função-objetivo geralmente é escrita buscando minimizar a distância percorrida.
35
Caron et al. (2000) apresentam uma abordagem analítica para esse problema em um CD onde os SKUs estão armazenados horizontalmente e em um sistema que o separador se movimenta entre os locais dos SKUs para fazer a montagem.
Roodbergen et al. (2008) apresentam uma abordagem analítica para um leiaute de CD com um bloco e com dois ou mais blocos, utilizando essa abordagem para fazer a otimização de um leiaute tendo como principais parâmetros: comprimento dos corredores, número de itens separados por rota entre outros. Essa abordagem será explicada no próximo capítulo.
Nesta dissertação foi feita a exploração do design interno da área de montagem de ordens em um CD, segundo problema, comparando diferentes tipos de leiaute no intuito de minimizar a distância média percorrida pelos separadores e consequentemente aumentar a produtividade geral do CD, dado que essa área, como visto anteriormente, representa 55% do custo operacional total de um CD.
No próximo capítulo é apresentado os tipos de leiaute e uma formulação para otimizar desenhos de leiaute.
3
LEIAUTES E MONTAGEM DE ORDENS
Melhorar a eficiência na área de montagem das ordens geralmente significa minimizar o tempo gasto pelo separador para fazer a tarefa de montagem das ordens. Fazendo a consideração que os tempos das atividades administrativas para a realização de uma ordem, desde o ponto de início da montagem até a o término da atividade na baia de conferência e o tempo de coleta em cada local onde ocorre a montagem sejam constantes, pode-se dizer que melhorias significantes na produtividade desse processo geralmente acontecem quando se consegue uma redução no tempo de deslocamento entre os locais onde as coletas acontecem. Essa melhor eficiência pode ser determinada pelos seguintes fatores, Caron et al. (2000):
• O design do leiaute, isto é, o número e a orientação relativa dos corredores onde ocorrem as coletas.
• A política operacional para a realização das separações dada pela sequência de coleta na lista de picking.
• Na localização dos itens na área de montagem.
Neste capítulo apresenta-se uma breve revisão da literatura sobre tipos de desenho de leiaute, visando a construção de desenhos de leiautes para o processo de montagem de ordens que busquem maximizar a eficiência desse processo, além de uma discussão sobre o posicionamento dos pontos de entrada e saída da área de montagem das ordens e uma formulação matemática que calcula o valor esperado da distância a ser percorrida pelos separadores na montagem de ordens. No final do capítulo apresenta-se um estudo, baseado em Roodbergen et al. (2008), que compara o erro do cálculo das distâncias percorridas utilizando a formulação matemática e o valor calculado por meio de um modelo de simulação.
Para esses desenhos será assumido que os itens estão em unidades colocadas sobre paletes, posicionados no chão, sem que existam sobreposição entre os eles, isto é, não existe palete sobre palete formando mais de um andar. Isto permite que os separadores tenham total acesso ao material no momento da montagem e possam realizar a atividade de coleta de forma manual, sem que necessitem de quaisquer tipos de equipamentos.
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Um Centro de Distribuição típico possui diversas áreas entre as quais incluem: as áreas de recebimento e expedição, a área de estoque, a área de inspeção e conferência e a área de picking ou montagem das ordens de venda.
Como citado no Capítulo 1, a área de montagem de ordens é a que demanda maior número de funcionários e onde se tem a maior quantidade de movimentação material, comparativamente às outras áreas e processos de um CD.
Segundo Roodbergen et al. (2008) um típico projeto de design para uma área de picking passa pelas seguintes etapas:
• Identificar o tamanho da área necessária;
• Identificar a necessidade de estruturas de armazenagem, tais como: flow
racks, estrutura porta palete, prateleiras, entre outras;
• Identificar a necessidade e os tipos de equipamentos, tais como: rebocadores, paleteiras elétricas, empilhadeiras, entre outros;
• Desenhar o leiaute da área em questão;
• Definir a estratégia de posicionamento dos SKUs e a montagem da sequência dos SKUs nas listas de picking.
Ainda segundo Roodbergen et al. (2008), as etapas listadas acima podem ser convenientes na prática, mas não necessariamente conduzem a uma melhor solução. Um modelo analítico capaz de estimar a média da distância percorrida pelo separador e utilizar essa estimativa como função-objetivo para o processo de otimização do leiaute pode trazer melhores resultados.
Para problemas de design de CD, Ashayeri e Gelders (1985) compararam duas diferentes abordagens, uma analítica e outra utilizando simulação. Eles concluíram que, em geral, uma abordagem puramente analítica ou puramente com o uso de simulação não conduziram a um método prático de design de leiaute. Um bom método de design de leiaute foi obtido, por eles, fazendo a combinação dos dois métodos.
Existem ainda algumas outras publicações a respeito de métodos de design de CD. Yoon e Sharp (1995, 1996) sugerem a elaboração de um procedimento cognitivo para o design inicial de um sistema de montagem de ordens. Hackman e
Rosenblatt (1990) apresentam uma heurística para dimensionar e decidir quais SKUs e quantas unidades de cada um alocar em um estoque automatizado do tipo AS/AR (automated storage and retrieval systems) em um CD.
Para Bartholdi e Hackman (2014) a otimização dos custos de um CD está relacionada a duas variáveis principais: otimização do espaço de armazenagem e a otimização da mão de obra.
3.1
Tipos de leiaute em um CD
Existem muitos tipos de desenho de leiaute, pois, são muitas as variáveis envolvidas neste processo. Nesta seção apresenta-se os tipos mais comuns que, mesmo em grandes desenhos de leiaute, um ou mais desses tipos geralmente aparecem isoladamente ou de forma combinada.
3.1.1 Leiaute blocado1
Na Figura 12 apresenta-se um tipo de leiaute muito comum de ser encontrado em áreas de estoque e também na área de picking de CD. Esse leiaute possui corredores com tamanhos e espaçamentos irregulares. Pode se observar que o quadrante superior esquerdo possui uma alta concentração de posições de SKUs estocados sem que possuam corredores internos, formando um grande bloco.
Neste tipo de armazenagem, onde se encontram grandes blocos, o objetivo é alcançar a maior compactação possível dos SKUs minimizando a ocupação do espaço total do leiaute. Geralmente, encontra-se nestas áreas blocadas muitas unidades de poucos SKUs de alta demanda ou poucas unidades de muitos SKUs de baixíssima demanda. Em ambos os casos, esse tipo de leiaute não favorece a expedição do lote mais antigo, FIFO (First In, First Out), ou seja, o primeiro que chega é o primeiro a ser expedido. Ou também para os itens com data de validade, o FEFO (First Expired, First Out), ou seja, o primeiro a expirar é o primeiro a ser expedido.
Em contrapartida a minimização da ocupação do espaço total do leiaute, tem-se o aumento da movimentação das embalagens e do tempo para retirar um SKU
1 Termo usado pelo autor para descrever um tipo de layout onde os paletes são empilhados
