UM MODELO DE REFERÊNCIA PARA CONTROLE DE CHÃO
DE FÁBRICA E SUAS MÚLTIPLAS APLICAÇÕES
Ricardo Monzani
Eng. Tiago de Oliveira Pelegrina Lopes Prof. Dr. Carlos Frederico Bremer
Escola de Engenharia de São Carlos – USP Av. Trabalhador Sãocarlense, no 400 – São Carlos - SP ricardomonzani@hotmail.com; tlopes@sc.usp.br; bremer@sc.usp.br
Abstract
The search for competitiveness in the companies heads each time more for a business process oriented structure. Ahead of this, the reference models came up with a relevant importance, because they are responsible for documenting and mapping the business process. This article presents a reference model for the business process of Shop Floor Control basis on architecture proposed for Bauer et al. (1991). This reference model was developed by the Production Cooperation Management Group from the Nucleus of Advanced Manufacturing from USP – São Carlos. Initially, the selection process of the modeling method is presented, ahead of the main existing methods. After this, the development process of the reference model is presented, as well as the main activities and information that compose it and finally a discussion about the possibilities of the use of the model presented is made.
Key words: shop floor control, reference models, business process.
1. Introdução
As mudanças que vêm ocorrendo nos mercados exigem que as empresas adotem uma nova postura de atuação frente aos seus clientes, competidores, fornecedores e em relação à execução de seus processos internos. Diante desse ambiente, as empresas investem cada vez mais em ações de melhorias, tais como, processos de reengenharia, adoção de sistemas integrados de gestão empresarial, certificações ISO (International Standart Organization) e APICS (American Production Invertory and Control Society), adoção de filosofias como
Lean Manufacturing, entre outras, cujo objetivo principal é capacitar empresas para atuar
de forma competitiva no mercado.
Porém, cada vez mais tem se discutido o resultado obtido por essas ações. A maioria das ações demanda um alto investimento, necessita de mudanças no comportamento das pessoas e da própria empresa, e por último algumas delas possuem um grande período de implantação.
Um aspecto comum quando se pretende adotar uma ação é que a maioria delas exige que sejam levantadas as atividades, funções, informações e recursos que são utilizados pela empresa, ou seja que sejam levantados os processos de negócios que existem na empresa.
Processo de negócio é definido como sendo um conjunto de atividades que ocorre dentro das empresas, associadas às informações que manipula e utilizando os recursos e a organização da empresa. Forma uma unidade coesa e deve ser focalizado em um tipo de negócio, que normalmente está direcionado a um determinado mercado/cliente, com fornecedores bem definidos (ROZENFELD, 1996).
No entanto, a atividade de modelagem dos processos de negócio ainda não é uma prática comum entre as empresas, o que acaba contribuindo para o aumento de custo e de
tempo de implantação de uma ação ou projeto de melhoria. Isso porque as empresas têm de investir tempo e recursos no desenvolvimento do modelo de seus processos de negócios. Se as empresas já possuírem o modelo, essa atividade não seria necessária.
No sentido de minimizar a falta de um modelo dos processos de negócio nas empresas, algumas organizações de pesquisa, empresas de consultoria e empresas de desenvolvimento de sistemas, desenvolveram, a partir de pesquisas e de suas experiências no mercado, modelos que podem ser utilizados como referências para que as empresas, a partir desses modelos, construam seus próprios modelos. Estudos de casos recentes mostraram que o uso de modelos de referência podem reduzir o custo e o tempo de implantação de projetos organizacionais em até 30% (SCHER, 1998).
O objetivo desse artigo é apresentar um modelo de referência para o processo de negócio de controle de chão de fábrica. Este modelo de referência foi desenvolvido pelo grupo de Gestão Cooperativa da Produção do Núcleo de Manufatura Avançada da USP São Carlos. Primeiramente, é apresentado o processo de seleção do método de modelagem, diante dos principais métodos existentes. A seguir, é apresentado o processo de desenvolvimento do modelo de referência, bem como as principais atividades e informações que o compõem e, finalmente, é feita uma discussão sobre as possibilidades de uso do modelo apresentado.
2. Modelagem de Processos de Negócio
Como dito anteriormente, um processo de negócio representa o fluxo contínuo de atividades que acontecem nas empresas. Pelos processos de negócio pode se materializar as políticas gerenciais da empresa, os fluxos de documentos e informações, os procedimentos operacionais e os processos de manufatura. A maneira de se trabalhar orientado por processos de negócio faz se por meio da construção de um modelo dos processos da empresa.
Além do fato do modelo dos processos servir de base para implantação de ações de melhorias nas empresas, VERNADAT (1996) ressalta que ele tem como finalidade:
- melhorar a representação e compreensão de como a empresa trabalha; - racionalizar e assegurar o fluxo de informações;
- armazenar o conhecimento adquirido e o Know how da empresa, para uso posterior; - prover uma base para análises econômicas e organizacionais;
- simular o comportamento de partes da empresa;
- prover uma base para tomada de decisões operacionais e organizacionais, e - controlar, coordenar ou monitorar algumas partes da empresa.
Para tanto, o modelo deve conter diferentes representações, ser expresso por um formalismo, permitindo que as atividades, informações, recursos e a estrutura organizacional da empresa possam ser representadas por uma linguagem (VERNADAT, 1996). As linguagens para modelagem podem ser definidas em termos de símbolos gráficos, textos, dependendo do grau de formalismo desejado.
Atualmente, existem várias arquiteturas de referência para o desenvolvimento de modelos de processos de negócios, sendo que as que mais se destacam são as arquiteturas CIMOSA (Computer Integrated Manufacturing Open System Architecture) e ARIS (Architecture of Integrated Information Systems). O desenvolvimento desse trabalho utilizou arquitetura ARIS.
A adoção da arquitetura ARIS como arquitetura de referência para o desenvolvimento do modelo apresentado, teve como principal aspecto o fato dessa arquitetura possuir uma ferramenta computacional capaz de contemplar todos os aspectos necessários para modelagem e ainda permitir a integração do modelo desenvolvido com outros sistemas computacionais de apoio às atividades, tais como o sistema SAP R/3,
processadores de textos e planilhas eletrônicas. Essa característica é relevante pois torna o modelo mais didático e integrado com a forma de trabalho da empresa.
2.1 ARIS – Architecture of Integrated Information Systems
A arquitetura ARIS, cuja ferramenta possui o mesmo nome, utilizada para a descrição de processos de negócios, está dividida em quatro visões distintas: Organização, Função, Dados e Controle (SCHEER, 1998). Isto implica que cada processo pode ser observado segundo diferentes perspectivas para facilitar o entendimento.
A visão de dados é caracterizada por representar a movimentação (fluxo) de dados. Ela representa todos os elementos que modificam ou geram dados. A visão de funções engloba as atividades e os processos, apresenta uma descrição da função, a enumeração de suas subfunções e o relacionamento entre as funções. A visão organizacional representa as unidades organizacionais e os usuários que compõem o processo.
A integração entre as três diferentes visões anteriores ocorre pela visão de Controle. O método mais importante na visão de controle é o EPC (Extend Event-Controled Process
Chain), que consiste num diagrama com dois elementos centrais: função e evento. O
evento contém informações que iniciam as funções, que por sua vez produzem eventos, e assim formando a seqüência de atividades de um processo, de acordo com a figura abaixo.
Atividade1
Unid. Org.1
Condições1
Evento1 Evento2 Atividade2
Condições2
Usuário1 Unid. Org.2 Usuário2
Dados
Funções
Organizacional Figura 1 - Visões ARIS: Dados, funções e organização
Como resultado obtém-se descrição de todas as atividades do modelo de referência, bem como sua ordenação e relacionamento com cada área da empresa. Este método fornece vantagens na solução de problemas administrativos e organizacionais (SCHEER, 1998).
2.2 Modelos de Referência
Os Modelos de referência, segundo consonância com o próprio nome, visam prover a uma empresa ou organização um starting point relativo aos processos de negócio a serem executados. A empresa obtém seu modelo particular a partir do modelo de referência.
Os modelos de referência, os quais podem ser desenvolvidos em situações reais ou estudos teóricos, documentam os vários aspectos de um processo de negócio.
Resumidamente, segundo VERNADAT (1996), as vantagens em se adotar modelos de referência consistem em:
- redução de tempo e custo no desenvolvimento do modelo particular;
- comparação das atividades da empresa com as atividades propostas no modelo (isto é, melhores práticas);
3. Desenvolvimento do Modelo de Referência
O desenvolvimento do modelo de referência apresentado foi obtido principalmente através de estudos acadêmicos sobre o tema controle do chão de fábrica. No futuro, o objetivo é aperfeiçoar o modelo com o estudo de casos práticos desenvolvidos em empresas, entrevistas com responsáveis nas empresas e também através do estudo de outros autores da área.
A etapa inicial do trabalho consistiu em identificar os sub-processos que compõem o processo de controle do chão de fábrica. Concluída esta etapa, passou-se então a detalhar cada um deles, levantando as atividades e informações necessárias no modelo para então desenvolver o modelo EPC.
Nesse artigo, será apresentada as principais funções e a descrição das atividades que compõem o processo de controle do chão de fábrica. A figura 2 mostra o diagrama de funções do ARIS.
3.1 Modelo de Referência para Controle de Chão de Fábrica
O processo de planejamento e controle da produção pode ser visto segundo três níveis hierárquicos de atividades: atividades estratégicas, atividades táticas e atividades operacionais. As atividades estratégicas estão ligadas à determinação dos produtos a serem manufaturados e o design do sistema de manufatura para assegurar pequenos lead times de produção, e suficiente flexibilidade para facilitar a produção da variedade e mix de produtos desejados pelo mercado. A empresa deve identificar claramente o mercado dentro do qual está operando e as vantagens competitivas em termos desse mercado. Ela deve assegurar que os produtos produzidos estão indo de encontro às expectativas dos clientes em termos de preço, qualidade, funcionalidade, lead time de entrega, e no caso de novos produtos o time to market (BAUER et al., 1991).
As atividades táticas destinam-se basicamente a criar planos detalhados a partir da demanda imposta pelo programa mestre de produção. Nessas atividades estão inclusas as quebras de produtos do programa mestre de produção em suas montagens, sub-montagens e componentes.
Nas atividades operacionais, trabalha-se com as saídas da fase de planejamento, gerenciando o sistema de manufatura em tempo quase real. Para desempenhar essas tarefas torna-se necessário um controle da atividade de produção para cada célula separadamente e um controle a nível mais alto para coordenar as várias células de manufatura.
Sendo assim, é possível reconhecer dois processos: Controle da Atividade de Produção (Production Activity Control - PAC) e Coordenação de Fábrica (Factory
Coordenation - FC). Uma fábrica pode ser vista como sendo composta por uma série de
células de manufatura baseada em produtos, sendo o fluxo de trabalho nelas coordenado por um sistema PAC. Em geral, essas células não são independentes e produtos semi-acabados fluem entre elas, tornando necessária uma coordenação de nível mais elevado que possa controlar esse fluxo entre células. Essa função é desempenhada pela FC.
3.1.1 Controle da Atividade de Produção (PAC)
Uma fábrica é composta por uma série de células de manufatura que estão dispostas baseadas em produtos. O fluxo de trabalho nelas é coordenada por um sistema PAC. Assim, o processo de Controle da Atividade de Produção acontece no nível das células de fabricação.
A primeira atividade do PAC é realizada pela programação que recebe as ordens de produção de um sistema de planejamento de mais alto nível e assim desenvolve um plano detalhado que determina o uso preciso das diferentes instalações e recursos dentro de um prazo especificado. Uma boa programação depende de vários fatores como o design do chão de fábrica, grau de complexidade das operações e da previsibilidade geral do processo
de produção. A programação é desenvolvida levando em conta diferentes restrições e variáveis. Coordenação de Fábrica Projeto do Ambiente de Produção Controle da Fábrica Controle de Atividade de Produção Controle de Chão de Fábrica Receber as ordens de produção Liberar as ordens para o chão de fábrica Monitorar as informações do chão de fábrica Enviar instruções de trabalho Movimentar produtos e materiais
Figura 2 – Hierarquia de funções
Após a programação da produção ser realizada, a próxima atividade consiste na liberação das ordens para o chão de fábrica. Para que isto aconteça sem problemas é importante estar atento aos eventos inesperados (que são o teste real à flexibilidade e adaptabilidade de qualquer sistema), acessando as decisões de chão de fábrica, tomando decisões de reprogramação, e quando necessário, solicitando novas programações por parte do programador. Para a liberação das ordens funcionar corretamente, ela requer informações importantes, como:
- A programação detalhada das diferentes operações a serem executadas;
- Os dados industriais estáticos que descrevem como as tarefas serão executadas; - As informações sobre o corrente status do chão de fábrica.
Assim, ter acesso às mais recentes informações de chão de fábrica é essencial de forma que este processo possa tomar a decisão adequada na hora de informar uma nova ordem. Na realidade, um dos maiores obstáculos para o efetivo controle de chão de fábrica é a falta de dados precisos e atualizados. Quando as ordens de produção são liberadas, instruções são enviadas ao responsável pela produção, para que este possa levar a cabo os passos seguintes no processo de produção.
O monitoramento ocorre dentro dos diferentes níveis de manufatura, desde o planejamento estratégico até o PAC. Para que as decisões sejam tomadas eficientemente entre as fases é necessária informação consistente, precisa e no momento exato. Dentro do PAC, a função de monitoramento é suprir informações ao responsável pela programação e
pela liberação de ordens, para que eles possam realizar de maneira adequada suas respectivas funções de programar, liberar e controlar. As principais atividades do monitoramento são capturar dados, analisar esses dados e dar suporte às decisões.
A análise de dados é um importante atividade da fábrica, pois toma tempo e esforço para filtrar importantes informações de uma larga quantidade de dados emanadas do chão de fábrica. O monitoramento pode ser de produção, de materiais ou de qualidade.
A movimentação coordena o transporte de materiais e a interface entre a programação e o transporte físico no chão de fábrica. A movimentação depende do tipo de ambiente de manufatura, podendo usar veículos guiados automaticamente ou simplesmente transportar materiais manualmente.
O responsável pela produção tem acesso a todas informações necessárias para executar as várias operações dentro da estação de trabalho. Pode ser tanto uma função automatizada quanto manual. A ordem principal para o operador vem na forma de instruções específicas liberadas em processos anteriores, e estas informações definem qual lote deve ser processado. Ele tem acesso às informações de processo dos itens, e também dos dados de configuração dos lotes. O operador traduz os dados para os específicos dispositivos e informa quando determinadas fases da produção são completadas.
3.1.2 Coordenação da Fábrica
As células não são independentes. O papel do processo de coordenação da fábrica é controlar e organizar os processos que envolvem todas as células, por isso ele é considerado como um controle de nível mais alto. A mesma divisão que ocorre no processo PAC pode ocorrer ao nível de Coordenação de Fábrica, que também terá atividades de programação, liberação, monitoramento, movimentação e os sistemas PAC funcionando como a produção. Entretanto, a FC incorpora uma segunda atividade denominada Projeto do Ambiente de Produção (Production Environment Design - PED), que tem como função assegurar que os novos produtos introduzidos na fábrica sejam alojados dentro das células corretas sem prejudicar o ambiente de produção.
3.1.2.1 Controle
O principal objetivo das tarefas de controle é coordenar as atividades de cada PAC, através do fornecimento do programa e diretrizes em tempo real.
A programação da fábrica tem a tarefa de selecionar critérios, como número de dias/semanas para término de lotes, média do nível de trabalho em progresso, média da utilização de recursos, etc. para serem mais tarde utilizados na análise do programa. Logo em seguida, ele distribui as necessidades, que envolve o exame de todas as ordens de produção contidas no programa mestre de produção para que se possa descarregá-las através de um sistema MRP. Seguindo estes passos, datas esperadas para a conclusão das ordens são distribuídas durante um período de tempo do programa mestre. A tarefa seguinte é o desenvolvimento do programa, onde os principais dados de entrada são os de produtos e processos, e também a distribuição das datas esperadas, decididas no passo anterior. Assim, como em qualquer tarefa que envolve desenvolvimento de programa, dados como objetivos da manufatura contidos no planejamento agregado da produção influenciam no desenvolvimento do programa. Dados também são recebidos do monitoramento de fábrica sobre possíveis mudanças no atual programa, devido à problemas ocorridos no chão de fábrica.
Após o desenvolvimento dos programas, todas as propostas são analisadas segundo os critérios anteriormente selecionados, e dessa forma pode-se escolher a melhor proposta que se adeqüe ao ambiente de produção estudado. Após a escolha do programa ideal, o próximo passo é implementar o novo programa e gerenciar os eventos inesperados de forma a assegurar o andamento correto da fábrica.
O responsável recebe informações, dados estáticos e dinâmicos, vindos da base de dados da produção e do monitoramento de fábrica respectivamente, e passa a ter conhecimento do andamento do chão de fábrica. Com essas informações ele pode analisar alternativas e desenvolver soluções práticas para os problemas ocorridos e repassar informações relevantes para os sistemas PAC de forma a resolver esses eventuais problemas.
O monitoramento é uma importante atividade de controle da fábrica. Ele possui duas tarefas principais: gerar relatórios acurados para a gerencia e a entrega de dados precisos e no tempo correto para a programação da fábrica..
A tarefa de capturar dados envolve filtrar e condensar dados de cada monitor dentro de cada PAC e em seguida analisá-los e preparar relatórios necessários para a gerencia. Logo em seguida, tem se a tarefa de gerar suporte de decisões, onde altos níveis do sistema de planejamento assim como a programação de fábrica são informados sobre tudo que ocorre na fábrica através dos relatórios, e assim dessa forma podem desempenhar melhor suas tarefas. Por exemplo, podem ajudar os sistemas MRP a produzirem planos mais acurados para as necessidades de materiais.
3.1.2.2 Projeto do Ambiente de Produção (PED)
A tarefa chave do PED é reorganizar o sistema de manufatura para simplifica-lo e acomodar novos produtos introduzidos na produção. O projeto do ambiente de produção trabalha com dados estáticos e as necessidades de produção futuras geradas pelos sistemas MRP. Usando a experiência do pessoal de manufatura junto com diferentes técnicas, o processo de produção é reorganizado para acomodar novos produtos e aumentar a eficiência do processo de produção (BAUER et al., 1991).
Os dados estáticos incluem as listas de materiais e as lista de processos, que descrevem os passos envolvidos na produção de um produto em termos de recursos necessários, procedimentos de operação, tempos de processo e procedimentos de setup.
Usando o layout inicial baseado em produtos, o PED integra novos produtos no ambiente de produção com mínimo impacto e reorganiza a estrutura baseada em produtos existentes. O PED também suporta o planejamento de processos e facilita a análise dos sistemas de manufatura para identificar elementos do processo que devem ser melhorados. 4. Aplicações do Modelo Desenvolvido
Inicialmente, um dos aspectos mais importantes da utilização de um modelo de referência em uma empresa é a definição do objetivo ao qual destina-se esse modelo. Como dito anteriormente, o modelo de referência é apenas uma solução inicial dos processos de negócio, cabendo à empresa determinar quais os processos que mais se assemelham com suas atividades e o grau de detalhamento que a empresa utilizará para construir seu modelo. Assim, diante de seus objetivos estabelecidos, a empresa poderá desenvolver seu modelo particular.
O modelo de referência apresentado descreve principalmente as atividades e informações do controle do chão de fábrica, isso porque tem como objetivos principais o suporte a implementações de sistemas ERP, suporte a gestão do conhecimento para o processo de controle do chão de fábrica e o auxílio ao ensino de Engenharia de Produção seja ele nas Universidades como em programas de treinamento em empresas.
4.1 Suporte a Implantação de Sistemas ERP
Nos últimos anos, houve um crescente aumento nas implementações de sistemas ERP (Enterprise Resource Planning). Uma característica importante do processo de implementação desses sistemas é o volume de informações referentes à empresa que precisa ser levantado e organizado.
O foco desses sistemas é atender os objetivos estratégicos da empresa e otimizar a execução das atividades do negócio (KIRCHMER, 1998). Para tanto, faz se necessário o levantamento dos principais processos de negócio da empresa para se atingir os objetivos estratégicos da implantação.
Esses processos devem ser suportados pelo sistema ERP adotado pela empresa, isto é, o software deve realizar as tarefas que a empresa utiliza. E por fim, o usuário deve ser capacitado para a execução desses processos no sistema.
4.2 Gestão do Conhecimento
O conhecimento corporativo está cada vez mais relacionado como um importante componente para a gestão dos negócios da empresa. A documentação, armazenagem e utilização desse conhecimento são atividades-chave do processo de gestão do conhecimento (SCHEER, 1998).
Pelas informações existentes no modelo de referência, é possível a documentação e armazenagem de conhecimentos utilizado pela empresa. Para o entendimento dos processos e atividades gerados no modelo de referência faz se necessário que os usuários tenham conhecimentos específicos requeridos pela atividade. O modelo de referência indica quais as pessoas habilitadas com os conhecimentos necessários para a execução de determinado processo.
O modelo de referência é uma importante ferramenta para a gestão do conhecimento, uma vez que esta é capaz de armazenar e documentar os conhecimentos existentes na organização e ainda para servir de base para o desenvolvimento de novos conhecimentos. 4.3 Ensino em Engenharia de Produção
Outra aplicação do modelo de referência é no ensino de PCP – Planejamento e Controle da Produção. Essa aplicação vem sendo testada em matérias do curso de Engenharia de Produção Mecânica da Escola de Engenharia de São Carlos e em cursos para empresas.
O método consiste de duas etapas. Na primeira, os conhecimentos referentes são transmitidos aos alunos da maneira tradicional, expositiva. Posteriormente, os alunos, organizados em grupos, constroem seus próprios modelos, com base numa situação dada e no que foi passado anteriormente. Esses modelos são então comparados com o modelo de referência para possíveis correções e esclarecimento de dúvidas. Esta é fase mais importante, pois é nela que ocorrem as discussões, onde os participantes podem contar suas experiências.
5. Referências Bibliográficas
- BAUER, A.; BOWDEN, R.; BROWNE, J.; DUGGAN, J.; LYONS, G.; Shop Floor
Control Systems, Chapman & Hall, 1994.
- KIRCHMER, M. Business Process Oriented Implementation of Standard Software,
Springer-Verlag. Berlin, 1998.
- ROZENFELD, H. Reflexões sobre a manufatura integrada por computador (CIM). Manufatura Classe Mundial: mitos e realidades, São Paulo, 1996.
- SCHEER A.W. Business Process Framework. Springer-Verlag, Berlin, 1998.
- VERNADAT, F.B. Enterprise Modeling and Integration: principles and applications
