Otimização no corte de tubos estruturais: aplicação na indústria aeronáutica agrícola.

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g r a t o a o p r o f e s s o r R e i n a l d o M o r a b i t o , q u e m e a p r e s e n t o u o “ o f ´ı c i o d a p e s q u i s a ” , p e l a i n t e l i g ê n c i a e a m i z a d e c o m p a r t i l h a d a s d u r a n t e t o d a s a s a t i v i d a d e s c o n j u n t a s . A g r a d e ¸c o , t a m b é m , p o r s u a c o n fi a n ¸c a , e g o s t a r i a d e d e c l a r a r a p r o f u n d a a d m i r a ¸c ã o q u e s i n t o p o r e l e . A g r a d e ¸c o d e m a n e i r a e s p e c i a l à m i n h a m ã e M a r i a , s e m p r e p r o -f e s s o r a , p e l o a m o r e a p o i o i n c o n d i c i o n a l . A o A l l a n , a g r a d e ¸c o p e l a s c o n v e r s a s , p e l o c o m p a n h e i r i s m o , p o r s u a l e i t u r a a t e n c i o s a , c o r r e ¸c ã o e p a c i ê n c i a , b e m c o m o p o r s u a s b r i l h a n t e s i d é i a s . A o A l b e r t e à L e i l a , a g r a d e ¸c o p e l a f o r ¸c a n o i n ´ı c i o d e s t a e m p r e i t a d a , e p o r t o d a s a s o p o r t u n i d a d e s e a p o i o q u e m e p r o p o r c i o n a r a m . A g r a d e ¸c o e d e d i c o e s t e t r a b a l h o à m e m ó r i a d e m e u p a i T e ó fi l o , q u e s e m p r e s o n h o u c o m i g o , e h o j e v i v e n o s m e u s s o n h o s . A g r a d e ¸c o c o m g r a n d e h o n r a à m i n h a e s p o s a G a b r i e l a C a m p a g n o l , p o r s u a d e d i c a ¸c ã o , e x e m p l o , f o r ¸c a e c o r a g e m d e t o d o s o s d i a s , f r u t o d e n o s s a u n i ã o . A o m e u a m i g o L u i s M a r c e l o Z e r i , a g r a d e ¸c o p e l a p r o f u n d a a m i z a d e q u e t e m o s , g r a n d e c o m p a n h i a q u e s e m p r e m e f o i . A g r a d e ¸c o t o d o s e u e n t u s i a s m o n o u s o d o LA_{T E X e e m}

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(11)

c e s s o d e c o r t e d e t u b o s e s t r u t u r a i s m e t á l i c o s u t i l i z a d o s n a f a b r i c a ¸c ã o d e a e r o n a v e s l e v e s v o l t a d a s a o s e g m e n t o d e m e r c a d o a g r ´ı c o l a . A t r a v é s d o e n f o q u e s i s t ê m i c o d a P e s q u i s a O p e r a c i o n a l , b u s c a m o s a p o s s i b i l i d a d e d e m i n i m i z a r a s p e r d a s d e m a t e r i a l e g e r a r r e t a l h o s c u j a s d i m e n s õ e s p e r m i t a m s u a p o s t e r i o r u t i l i z a ¸c ã o . F o i d e s e n v o l v i d a u m a a b o r d a g e m d e o t i m i z a ¸c ã o b a s e a d a e m p r o g r a m a ¸c ã o m a t e m á t i c a l i n e a r i n t e i r a m i s t a , p a r a a p o i a r a s d e c i s õ e s n o p r o c e s s o d e c o r t e . O s m o d e l o s e s t u d a d o s a b r a n g e m o s o b j e t i v o s p r o p o s t o s , i n c l u i n d o o c r i t é r i o d e m i n i m i z a r o s c u s t o s c o m a s p e r d a s d o m a t e r i a l e a p o s s i b i l i d a d e d e g e r a r s o b r a s c o m t a m a n h o s u fi c i e n t e p a r a r e a p r o -v e i t a m e n t o . U t i l i z a n d o - s e a l i n g u a g e m d e m o d e l a g e m G A M S e o solver C P L E X , o s m o d e l o s r e s o l v e r a m e x e m p l o s d e s t a c a d o s d a p r á t i c a d a e m p r e s a N e i v a , l o c a l i z a d a e m B o t u c a t u / S P , s u b s i d i á r i a d a e m p r e s a a e r o n á u t i c a E m b r a e r . I n c l u s i v e c o m u m a a b o r d a g e m m u l t i - p e r ´ı o d o s , e s s e s e x e m p l o s m o s t r a m o p o t e n c i a l d o s m o d e l o s p a r a g e r a r s o l u ¸c õ e s m e l h o r e s q u e a s a t u a l m e n t e u t i l i z a d a s p e l a e m p r e s a , e m u m t e m p o c o m p u t a c i o n a l a d m i s s ´ı v e l .

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(13)

A B ST R A C T

T h e C u t t i n g S t o c k P r o b l e m c o n s i s t s o f d e t e r m i n i n g t h e b e s t f o r m t o c u t u n i t s o f m a t e r i a l ( o b j e c t s i n s u p p l y ) , p r o d u c i n g a s e t o f l e s s e r u n i t s ( d e m a n -d e -d i t e m ) , w i t h s p e c i fi c -d i m e n s i o n s , t h a t a r e o r -d e r e -d t h r o u g h a n o r -d e r w a l l e t . T o m i n i m i z e t h e l o s s o f m a t e r i a l t h i s s t u d y d e s c r i b e d a m e t h o d o f e v a l u a t i o n a n d o p -t i m i z a -t i o n o f -t h e p r o c e s s p l a n n i n g o f -t h e c u -t -t i n g o f m e -t a l l i c s -t r u c -t u r a l -t u b e s u s e d i n t h e m a n u f a c t u r i n g o f s m a l l a i r c r a f t s f o r t h e a g r i c u l t u r a l a e r o n a u t i c i n d u s t r y . I n o r d e r , t o s u p p o r t t h e d e c i s i o n s i n t h e c u t t i n g p r o c e s s i t w a s d e v e l o p e d a n o p t i m i -z a t i o n a p p r o a c h b a s e d o n m a t h e m a t i c a l m i x e d i n t e g e r p r o g r a m m i n g m o d e l s . T h e m a t h e m a t i c m o d e l s a r e r e s o l v e d i n G A M S / C P L E X , u s i n g t h e p r o d u c t i o n d a t a o f N e i v a , a n a e r o n a u t i c a l c o m p a n y s u b s i d i a r y o f E m b r a e r . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t i t i s p o s s i b l e o b t a i n s i g n i fi c a n t p r o fi t s i n t h e p r o d u c t i o n i n w i t h t h e a p p l i c a t i o n o f m a t h e m a t i c a l m o d e l s i n t h e p r o c e s s o f c u t i n t h e a e r o n a u t i c i n d u s t r y . M a t h e m a t i c a l m o d e l s h a v e a p o t e n t i a l t o g e n e r a t e b e n e fi c i a l s o l u t i o n s i n t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s r e d u c i n g t h e c o s t s o f p r o d u c t i o n w i t h t h e r e - u s e o f t h e l e f t o v e r s .

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(15)

L I ST A D E F I G U R A S

L I ST A D E T A B E L A S

L I ST A D E SI G L A S E A B R E V I A T U R A S

L I ST A D E S´I M B O L O S

C A P ´I T U L O 1 - I N T R O D U ¸C ˜A O 1

1 . 1 - C o n c e i t o s B ´a s i c o s . . . 2

1 . 2 - U m a b r e v e i n t r o d u ¸c ã o b i b l i o g r á fi c a . . . 3

1 . 3 - O b j e t i v o s . . . 7

1 . 4 - M e t o d o l o g i a . . . 8

1 . 5 - J u s t i ﬁ c a t i v a . . . 9

1 . 6 - E s t r u t u r a d o t r a b a l h o . . . 9

C A P ´I T U L O 2 - P R O C E SSO P R O D U T I V O 1 1

2 . 1 - E s t r u t u r a m e t á l i c a e s p a c i a l . . . 1 1 2 . 2 - P r i n c ´ı p i o s d a a d m i n i s t r a ¸c ã o d a p r o d u ¸c ã o . . . 1 3 2 . 3 - P r i n c ´ı p i o s d o p l a n e j a m e n t o e c o n t r o l e d e p r o d u ¸c ã o . . . 1 4 2 . 4 - E s t o q u e d e o b j e t o s . . . 1 9 2 . 5 - P r o c e s s o d e c o r t e . . . 2 2 2 . 6 - R e s t r i ¸c õ e s . . . 2 2 2 . 7 - P r e m i s s a s . . . 2 5

C A P Í T U L O 3 - C L A SSI F I C A ¸C Ã O E M É T O D O S D E SO L U ¸C Ã O 2 7

(16)

C A P ´I T U L O 4 - M O D E L A G E M M A T E M ´A T I C A 5 3

4 . 1 - C o n s t r u i n d o o M o d e l o 1 – d e s c r i ¸c ã o d a s r e s t r i ¸c õ e s e m t e r m o s d e f u n ¸c õ e s l i n e a r e s . . . 5 4 4 . 2 - M o d e l o 1 . . . 6 1 4 . 2 . 1 - E x e m p l o i l u s t r a t i v o d o M o d e l o 1 . . . 6 4 4 . 3 - S i m p l i fi c a n d o o M o d e l o 1 . . . 6 6 4 . 4 - M o d e l o 2 . . . 6 8 4 . 4 . 1 - E x e m p l o i l u s t r a t i v o d o M o d e l o 2 . . . 6 9 4 . 5 - M o d e l o e m t e m p o d i s c r e t o m u l t i - p e r ´ı o d o s . . . 7 1 4 . 6 - M o d e l o 3 . . . 7 1 4 . 6 . 1 - E x e m p l o i l u s t r a t i v o d o M o d e l o 3 . . . 7 3

C A P ´I T U L O 5 - R E SU L T A D O S C O M P U T A C I O N A I S 7 7

5 . 1 - E x p e r i m e n t o 1 – C o m p a r a ¸c ã o e n t r e o M o d e l o 1 e M o d e l o 2 . . . 7 7 5 . 2 - E x p e r i m e n t o 2 – C o m p a r a ¸c ã o e n t r e o M o d e l o 2 e u m a h e u r ´ı s t i c a . . . 8 6 5 . 3 - E x p e r i m e n t o 3 – E x e c u ¸c õ e s c o n s e c u t i v a s d e e x e m p l o s r e a i s . . . 9 0 5 . 4 E x p e r i m e n t o 4 – C o m p a r a ¸c ã o e n t r e o s m o d e l o s m o n o p e r ´ı o d o e m u l t i

-p e r ´ı o d o s . . . 9 7

C A P ´I T U L O 6 - C O N C L U S ˜O E S E P E R SP E C T I V A S 1 0 3

6 . 1 - C o n c l u s ˜o e s . . . 1 0 3 6 . 2 - P e r s p e c t i v a s . . . 1 0 5

A P Ê N D I C E A - B r e v e r e v i s ã o hi s t ó r i c a da a v i a ¸c ã o a g r ´ı c o l a 1 0 7

A P ˆE N D I C E B - A L i ng ua g e m de M o de l a g e m G A M S 1 1 9

A P ˆE N D I C E C - M o de l o 1 , G r a di s a r , l i ng ua g e m G A M S 1 2 3

A P ˆE N D I C E D - M o de l o 2 , s i m pl i ﬁc a do , l i ng ua g e m G A M S 1 2 5

A P ˆE N D I C E E - M o de l o 3 , m ul t i - pe r ´ı o do s , l i ng ua g e m G A M S 1 2 7

A N E X O 1 - C a r t e i r a de pe di do s da e m pr e s a N e i v a 1 2 9

(17)

1 . 1 A i d ´e i a d e u m a e s t r u t u r a e m t r e l i ¸c a e s p a c i a l . . . 1

1 . 2 I m a g e m d o I pa ne m a , 2 0 0 5 . . . 2

2 . 1 T r e l i ¸c a s e s t r u t u r a i s . . . 1 2

2 . 2 R e s t a u r a ¸c ˜o e s d e e s t r u t u r a s , A e r o n c a C - 3 e N C 6 1 9 7 M . . . 1 2

2 . 3 F a s e s d a m o n t a g e m d e u m a a e r o n a v e l e v e . . . 1 7

2 . 4 E x e m p l o d a d i v e r s i d a d e d e p e r ﬁ s m e t ´a l i c o s . . . 2 0

2 . 5 P r o c e s s o d e f a b r i c a ¸c ˜a o d o s t u b o s m e t ´a l i c o s . D e s t a q u e p a r a a e t a p a d e c o r t e d o s i t e n s . . . 2 1

2 . 6 E s c a n i n h o s p a r a e s t o q u e d e r e t a l h o s u t i l i z a d o s n a e m p r e s a N e i v a . . . 2 6

3 . 1 E x e m p l o i l u s t r a t i v o d a a b o r d a g e m d e G i l m o r e e G o m o r y . . . 3 8

3 . 2 E x e m p l o i l u s t r a t i v o d a a b o r d a g e m d e D y c k h o ﬀ . . . 4 3

3 . 3 E x e m p l o i l u s t r a t i v o d a p r o g r a m a ¸c ˜a o m a n u a l . . . 5 1

5 . 1 R e s u l t a d o s , E x e m p l o 1 d o E x p e r i m e n t o 3 . . . 9 1

5 . 2 R e s u l t a d o s a c u m u l a d o s , E x e m p l o 1 d o E x p e r i m e n t o 3 . . . 9 2

5 . 4 R e s u l t a d o s a c u m u l a d o s , E x e m p l o 2 d o E x p e r i m e n t o 3 . . . 9 4

(18)

n o B r a s i l e n t r e 1 9 9 0 e 2 0 0 0 . . . 1 1 2

A . 3 I m a g e n s d o Piper/ P a w ne e , p r i m e i r a a e r o n a v e e s p e c i ﬁ c a m e n t e p r o d u -z i d a p a r a o s e g m e n t o a g r ´ı c o l a . . . 1 1 4

A . 4 I n ´ı c i o d a i n d ´u s t r i a a e r o n ´a u t i c a n o B r a s i l . . . 1 1 5

(19)

3 . 1 T i p o s b ´a s i c o s d e p r o b l e m a s . . . 3 1

3 . 2 C l a s s i ﬁ c a ¸c ˜a o d e a l g u n s t i p o s d e p r o b l e m a s . . . 3 1

3 . 3 T o d o s o s p a d r ˜o e s d e c o r t e p o s s ´ı v e i s p a r a o o b j e t o d e c o m p r i m e n t o 9 . . . 3 6

3 . 6 C o n j u n t o Al , Bl , e Cl p a r a a s r e s t r i ¸c ˜o e s . . . 4 2

3 . 7 C o n j u n t o Bl , e Cl p a r a a f u n ¸c ˜a o o b j e t i v o . . . 4 2

3 . 8 C o m p a r a ¸c ã o e n t r e a s a b o r d a g e n s d e G i l m o r e e G o m o r y , D y c k h o ff e p r o g r a m a ¸c ã o m a n u a l . . . 5 2

4 . 1 E x e m p l o i l u s t r a t i v o d o M o d e l o 1 . . . 6 5

4 . 2 E x e m p l o i l u s t r a t i v o d o M o d e l o 2 . . . 7 0

4 . 3 C o m p a r a ¸c ˜a o d o s r e s u l t a d o s o b t i d o s c o m o M o d e l o 1 e o M o d e l o 2 n o e x e m p l o i l u s t r a t i v o . . . 7 0

4 . 4 E x e m p l o i l u s t r a t i v o d o M o d e l o 3 , p r i m e i r o p e r ´ı o d o ( k = 1 ) . . . 7 5

4 . 5 E x e m p l o i l u s t r a t i v o d o M o d e l o 3 , s e g u n d o p e r ´ı o d o ( k= 2 ) . . . 7 5

5 . 1 R e s u m o d a s c a r a c t e r ´ı s t i c a s d o s e x e m p l o s e x e c u t a d o s d o E x p e r i m e n t o 1 . . 7 9

5 . 2 R e s u l t a d o s d o E x p e r i m e n t o 1 , 4 3 e x e m p l o s d a c a r t e i r a d e p e d i d o s d a a e r o n a v e I pa ne m a . . . 8 3

(20)

5 . 5 R e s u m o d a s c a r a c t e r ´ı s t i c a s d o s e x e m p l o s e x e c u t a d o s d o E x p e r i m e n t o 2 . . 8 7

5 . 6 P e r d a s p e r c e n t u a i s p a r a o s e x e m p l o s d o E x p e r i m e n t o 2 , r e s t r i n g i n d o o M o d e l o 2 a o n ú m e r o m á x i m o d e 1 , 2 o u 3 r e t a l h o s , e p a r a h e u r ´ı s t i c a R A G R 2 , c o m o s r e s p e c t i v o s n ú m e r o s r e t a l h o s g e r a d o s . . . 8 8

5 . 7 N ´u m e r o d e o b j e t o s u t i l i z a d o s p e l o s e x e m p l o s d o E x p e r i m e n t o 2 , p a r a o M o d e l o 2 c o m uj = 1 , uj = 2 , uj = 3 , e p a r a h e u r ´ı s t i c a R A G R 2 , c o m o s

r e s p e c t i v o s uj . . . 8 9

5 . 8 T e m p o d e e x e c u ¸c ˜a o , e m s e g u n d o s , d o s e x e m p l o s d o E x p e r i m e n t o 2 , p a r a o M o d e l o 2 c o m uj = 1 , uj = 2 , uj = 3 , e p a r a h e u r ´ı s t i c a R A G R 2 , c o m

o s r e s p e c t i v o s uj . . . 8 9

5 . 9 E x e m p l o 1 d o E x p e r i m e n t o 3 . T u b o r e d o n d o d e a ¸c o - c a r b o n o 4 1 3 0 N 1 ” x 0 . 0 6 5 ” . . . 9 0

5 . 1 0 E x e m p l o 2 , d o E x p e r i m e n t o 3 . T u b o r e d o n d o d e a ¸c o - c a r b o n o 4 1 3 0 N 3 / 4 ” x 0 . 0 3 5 ” . . . 9 3

5 . 1 1 E x e m p l o 3 , d o E x p e r i m e n t o 3 . T u b o r e d o n d o d e a ¸c o - c a r b o n o 4 1 3 0 N 1 . 1 / 4 ” x 0 . 0 6 5 ” . . . 9 5

5 . 1 2 R e s u m o d a s c a r a c t e r ´ı s t i c a s d o s e x e m p l o s e x e c u t a d o s d o E x p e r i m e n t o 4 . . 9 8

5 . 1 3 R e s u l t a d o s d o E x p e r i m e n t o 4 . C o m p a r a ¸c ˜a o e n t r e o s m o d e l o s m o n o -p e r ´ı o d o e m u l t i - -p e r ´ı o d o s . . . 1 0 0

(21)

S I G L A – S I G N I F I C A D O

B H C – H e x a b e n z e n o d e c l o r o

C A D – Computer A ided Design – P r o j e t o A s s i s t i d o p o r C o m p u t a d o r C A P E S – C o o r d e n a ¸c ˜a o d e A p e r f e i ¸c o a m e n t o d e P e s s o a l d e N ´ı v e l S u p e r i o r

C M L – Conversational Modeling Language

C N P q – C o n s e l h o N a c i o n a l d e D e s e n v o l v i m e n t o C i e n t ´ı ﬁ c o e T e c n o l ´o g i c o

C O L A – Computerized Laying Out

C T A – C o m a n d o - G e r a l d e T e c n o l o g i a A e r o e s p a c i a l D A C – D e p a r t a m e n t o d e A v i a ¸c ˜a o C i v i l

D G P S – Differential Global Positioning Service

D D T – dichloro-diphenyl-trichloroethane

D I P A A – D i v i s ã o d e I n v e s t i g a ¸c ã o e P r e v e n ¸c ã o d e A c i d e n t e s A e r o n á u t i c o s

E x . – E x e m p l o s

F A A – Federal A viation A dministration

F F D – First-Fit-Decreasing

F O – F u n ¸c ˜a o O b j e t i v o

G A M S – General A lgebraic Modeling System –

S i s t e m a G e r a l d e M o d e l a g e m A l g ´e b r i c a

i . e – i s t o ´e

I P – Integer Programming – P r o g r a m a ¸c ˜a o I n t e i r a

I T A – I n s t i t u t o T e c n o l ´o g i c o d e A e r o n ´a u t i c a

J A A – Joint A viation A uthorities

L A M P – Language for Mathematical Programming

L I N G O – Language for Interactive General Optimization

L M – L i n g u a g e n s d e M o d e l a g e m

L P – Linear Programming – P r o g r a m a ¸c ˜a o L i n e a r

L P M – System for Constructing Linear Programming Models

P C E – P r o b l e m a s d e C o r t e e E m p a c o t a m e n t o P C P – P l a n e j a m e n t o e C o n t r o l e d a P r o d u ¸c ˜a o

M B – Megabyte

M H z – Megahertz

M I P – Mixed Integer Programming – P r o g r a m a ¸c ˜a o L i n e a r I n t e i r a M i s t a m m – M i l ´ı m e t r o s

M P – M a t ´e r i a - P r i m a

M R P – Material Requirement Planning –

(22)

N P – N on-deterministic Polynomial-time – T e m p o P o l i n o m i a l N ˜a o - d e t e r m i n ´ı s t i c o

O P – O r d e m d e P e d i d o

P P G - E P – P r o g r a m a d e P ó s - g r a d u a ¸c ã o e m E n g e n h a r i a d e P r o d u ¸c ã o

R A M – Random A ccess Memory

R C S P – Residual Cutting Stock Problem

R S – R i o G r a n d e d o S u l

s – s e g u n d o s

S H P – Sequential H euristic Procedure

S P – S ˜a o P a u l o

T A M – T a x i A ´e r e o M a r ´ı l i a , T A M A irlines

(23)

NOTA ¸C ˜AO – DEFINI ¸C ˜AO

Z+

– Valores inteiros e positivos (do alem˜ao Zahlen₎

R _{– Valores reais}

min – Minimizar

max – Maximizar

∀ – Para qualquer

m – Quantidade de tipos de itens em estoque,Z+

n – Quantidade de objetos em estoque, Z+

q – Total de per´ıodos,Z+

i – Item demandados,i= 1,2, ..., m j – Objeto em estoque, j = 1,2, ..., n

k – Per´ıodo discreto de tempo, k = 1,2, ..., q p – Per´ıodo discreto de tempo, p= 1,2, ..., q

K – N´umero m´aximo de diferentes itens alocados em um objeto C – Limite de capacidade de corte em cada per´ıodo, em medidas

de comprimento

M – N´umero muito grande

N – Comprimento m´ınimo do retalho

B – Soma dos comprimentos dos objetos dispon´ıveis bj – Comprimento de cada objeto j em estoque,Z+

cj – Custo de cada objeto j em estoque,R

zj – Indica se o objeto j est´a no plano de corte, i.e zj = 1 zjk – Indica se o objeto j est´a no plano de corte no per´ıodo k,

i.ezjk = 1

xij – Vari´avel de decis˜ao; caso o itemi esteja no objeto j, Z+

xijk – Vari´avel de decis˜ao; quantidade de itens i,Z+ cortados no objetoj no per´ıodok

δj – Sobra (retalho ou perda) do corte no objeto j ∆i – Itens i n˜ao produzidos

kij – Indica se itens i est˜ao em determinado objeto j, i.e kij = 1 tj – Perda por objeto j, Z+

tjk – Perda por objeto j no per´ıodo k, Z+

uj – Indica se a sobra no objeto j ´e maior ou igual aN, i.e uj = 1 ujk – Indica se a sobra no objeto j, no per´ıodo k,

´e maior ou igual a N, i.e ujk = 1

(24)

aiv – N´umero de itens do tipoi no padr˜ao de corte v, Z+

xv – Número de vezes que o padrão de cortev é cortado,R

V – Número total de poss´ıveis padrões de corte distintos, Z+ [k, l] – Estrutura one-cuts _{de corte,} _l _e _k₋_l _{são comprimentos}

das duas se¸cões que o comprimento k é dividido, e o comprimentol é um tamanho de um item demandado.

l ∈D – l ´e um valor do conjunto D

l 6∈D – l n˜ao ´e um valor do conjunto D

D – Conjunto dos comprimentosli de todos os tipos de itensi demandados, {l1, ..., lm}

S – Conjunto de todos os comprimentosbj de objetos em estoque

R – Conjunto de todos os comprimentos residuais

Nl – N´ıvel de demanda de comprimentol (paral ∈D) Al =∅ _{– Para}_l_{, conjuntos A ´e vazio}

S∪R – Uni˜ao dos conjuntos S eR

l ∈(D∪R)\S – l pertence ao conjunto D união com o conjuntoR, menos o conjunto S S∩D – Interseçcão dos conjuntosS e D

S∩D=∅ _{– Interseçcão dos conjuntos}_S _com _D _{é vazia}

(25)

C A P ´I T U L O 1

I N T R O D U ¸C ˜A O

A p r e s e n t e p e s q u i s a a n a l i s a , a t r a v é s d o e n f o q u e d a P e s q u i s a O p e r a -c i o n a l , o p l a n e j a m e n t o d o p r o -c e s s o d e -c o r t e u n i d i m e n s i o n a l d e t u b o s e s t r u t u r a i s m e t á l i c o s . P r e t e n d e u - s e a v a l i a r o p r o b l e m a d e c o r t e d e t u b o s m e t á l i c o s q u e a p a r e c e n a f a b r i c a ¸c ã o d e a e r o n a v e s l e v e s d o s e g m e n t o d o m e r c a d o a g r ´ı c o l a , e m p a r t i c u l a r , d o I pa ne m a , p r o d u z i d o p e l a e m p r e s a I n d ú s t r i a A e r o n a ú t i c a N e i v a L t d a . ( N e i v a ) , s u b s i d i á r i a d a E m p r e s a B r a s i l e i r a d e A e r o n á u t i c a S / A ( E m b r a e r ) . E m g e r a l , o s p r o -b l e m a s d e c o r t e s ã o c l a s s i fi c a d o s d e a c o r d o c o m a s d i m e n s õ e s a s e r e m c o r t a d a s . O p r o b l e m a u n i d i m e n s i o n a l é a q u e l e e m q u e a p e n a s u m a d a s d i m e n s õ e s é r e l e v a n t e p a r a a s o l u ¸c ã o . E s s a s i t u a ¸c ã o o c o r r e , p o r e x e m p l o , n o c o r t e d o s t u b o s o n d e a p e n a s o s e u c o m p r i m e n t o é r e l e v a n t e .

A e s t r u t u r a d a a e r o n a v e é f o r m a d a p o r p ó r t i c o s t r e l i ¸c a d o s – t r e l i ¸c a s , q u e s e g u e m o s p a d r õ e s e s t á t i c o s d e u m a e s t r u t u r a e s p a c i a l . A s p r i n c i p a i s j u s t i fi c a t i -v a s d a u t i l i z a ¸c ã o d e s s a f o r m a d e c o n s t r u ¸c ã o s ã o a l e -v e z a , a r e s i s t ê n c i a e a -v i a b i l i d a d e e c o n ô m i c a . A s t r e l i ¸c a s s ã o c o m p o s t a s p o r p e ¸c a s – d e n o m i n a d a s d e i t e n s – o r i u n d a s d o c o r t e d e o b j e t o s e m e s t o q u e . O s i t e n s s ã o v a r i a d o s e m c o m p r i m e n t o s e e s p e -c i fi -c a ¸-c õ e s q u a n t o a l i g a m e t á l i -c a , -c o n f o r m e p r o j e t o . N a fi g u r a 1 . 1 , é i l u s t r a d o u m e s b o ¸c o d e c o m o é e s t u d a d a i n i c i a l m e n t e a d e c o m p o s i ¸c ã o e m l i n h a s d e c a r g a d e u m a e s t r u t u r a t r e l i ¸c a d a . A p a r t i r d e s s a s c a r g a s , a e s t r u t u r a e o s i t e n s q u e a f o r m a m s ã o e s p e c i fi c a d o s .

(26)

A N e i v a é a ú n i c a e m p r e s a b r a s i l e i r a f a b r i c a n t e d e u m a a e r o n a v e e x c l u -s i v a p a r a o -s e g m e n t o a g r ´ı c o l a e , a t u a l m e n t e , o I pa ne m a c o r r e s p o n d e a a p r o x i m a d a m e n t e 8 0 % d a f r o t a n a c i o n a l a g r ´ı c o l a . A s d e m a i s a e r o n a v e s s ã o i m p o r t a d a s , e s p e -c i a l m e n t e d o s E U A . U m a i l u s t r a ¸-c ã o t r a d i -c i o n a l d a a e r o n a v e I pa ne m a é a p r e s e n t a d a n a fi g u r a 1 . 2 .

F I G U R A 1. 2 - I m a ge m d oIpanema, 2005.

F O N T E : N e i v a .

A s p r i n c i p a i s u t i l i z a ¸c õ e s a g r ´ı c o l a s d a a e r o n a v e s ã o : c o m o u m s i s t e m a d e ( i ) p u l v e r i z a ¸c ã o e l e t r o s t á t i c a , ( i i ) d i f u s o r d e s ó l i d o s e ( i i i ) d e m a r c a ¸c ã o v i a s i s t e m a d e p o s i c i o n a m e n t o g l o b a l , Differential Global Positioning Service ( D G P S ) . T a m b é m p o d e s e u t i l i z a r a a v i a ¸c ã o a g r ´ı c o l a p a r a ( i v ) c o m b a t e a v e t o r e s , ( v ) c o m b a t e a i n c ê n -d i o s , ( v i ) p o v o a m e n t o -d e á g u a s , ( v i i ) s e m e a -d u r a e ( v i i i ) a p l i c a ¸c ã o -d e f e r t i l i z a n t e s , d e f e n s i v o s a g r ´ı c o l a s l ´ı q u i d o s e s ó l i d o s , c o m o h e r b i c i d a s , f u n g i c i d a s e i n s e t i c i d a s . U m a r e v i s ã o m a i s a m p l a d a a v i a ¸c ã o a g r ´ı c o l a e d a h i s t ó r i a d a a e r o n a v e I pa ne m a é d e s c r i t a n o A p ê n d i c e A .

1 . 1 C o nc e i t o s B ´a s i c o s

U m pr o bl e m a é u m a q u e s t ã o g e r a l a s e r r e s p o n d i d a , n o r m a l m e n t e c o m v á r i o s p a r â m e t r o s o u v a r i á v e i s l i v r e s , c u j o s v a l o r e s s ã o d e i x a d o s s e m e s p e c i fi -c a ¸-c ã o . U m p r o b l e m a é d e fi n i d o p o r : u m a d e s -c r i ¸-c ã o g e r a l d e t o d o s s e u s p a r â m e t r o s e s t a b e l e c e n d o q u e p r o p r i e d a d e s a r e s p o s t a o u a s o l u ¸c ã o d e v e s a t i s f a z e r . U m e x e m p l a r d e u m p r o b l e m a é o b t i d o e s p e c i fi c a n d o v a l o r e s p a r t i c u l a r e s p a r a t o d o s o s p a r â m e t r o s d o p r o b l e m a . ( G A R E Y ; J O H N S O N , 1 9 7 9 )

(27)

e n c o m e n d a d o s a t r a v é s d e u m a c a r t e i r a d e p e d i d o s . C o n f o r m e o s i t e n s s o l i c i t a d o s , p o d e m o s c o m b i n á - l o s d e n t r o d e u m o b j e t o d e m u i t a s m a n e i r a s a fi m d e a t e n d e r a d e m a n d a , r e s p e i t a n d o u m c o n j u n t o d e r e s t r i ¸c õ e s d o p r o c e s s o d e c o r t e . D e s t a s c o m -b i n a ¸c õ e s , d e n o m i n a m o s pa dr ã o de c o r t e a m a n e i r a c o m o u m o b j e t o e m e s t o q u e é c o r t a d o p a r a a p r o d u ¸c ã o d e i t e n s d e m a n d a d o s . U m c o n j u n t o d e p a d r õ e s d e c o r t e q u e a t e n d a u m a d e m a n d a e s p e c ´ı fi c a é d e n o m i n a d o pl a no de c o r t e . U m p l a n o d e c o r t e ó t i m o é a q u e l e q u e s e p o d e a fi r m a r , p o r e x e m p l o , q u e p r o d u z a m e n o r p e r d a .

V a l e s a l i e n t a r q u e , q u a n d o t r a b a l h a m o s c o m a l o c a ¸c ã o d e i t e n s e m u n i -d a -d e s m a i o r e s , -d i fi c i l m e n t e o b t e m o s p a -d r õ e s -d e c o r t e q u e e s t e j a m u t i l i z a n -d o t o -d o o e s p a ¸c o d i s p o n ´ı v e l d o o b j e t o . T e m o s , e n t ã o , s o br a s n o s p a d r õ e s d e c o r t e . D e p e n -d e n -d o -d o t a m a n h o , e s s a s o b r a p o -d e s e r c o n s i -d e r a -d a pe r da ( s u c a t a ) o u r e t a l ho . D e fi n e - s e r e t a l ho c o m o u m a s o b r a d e u m o b j e t o c o r t a d o e q u e p o s s u a c o m p r i m e n t o s u fi c i e n t e m e n t e g r a n d e p a r a s e r r e a p r o v e i t a d a e f o r m a r i t e n s . C a s o s e j a r e t a l h o , a p e ¸c a v a i p a r a u m e s t o q u e d e r e t a l h o s , s e n d o r e u t i l i z a d a e m u m a d e m a n d a f u t u r a .

A t u a l m e n t e , a e m p r e s a N e i v a s o f r e g r a n d e p e r d a d e m a t e r i a i s d e c o r -r e n t e d a f o -r m a ¸c ã o d o s p l a n o s d e c o -r t e d o s t u b o s p a -r a a m o n t a g e m d a e s t -r u t u -r a d o s a v i õ e s I pa ne m a ; e t a m b é m c o m o a c ú m u l o d o s r e t a l h o s d e s s e s m a t e r i a i s . V i s a n d o d i m i n u i r a s p e r d a s e r e t a l h o s d e t u b o s , a l é m d e c u m p r i r u m a d e m a n d a d e i t e n s e x i g i d o s p e l o p r o c e s s o d e p r o d u ¸c ã o d a e m p r e s a , e s t u d a m o s , n e s t e t r a b a l h o , m o d e l o s d e o t i m i z a ¸c ã o e m é t o d o s d e s o l u ¸c ã o , e t e s t a m o s n a e m p r e s a a s s u a s a p l i c a ¸c õ e s .

1 . 2 U m a br e v e i nt r o du¸c ã o bi bl i o g r á fic a

O p r o b l e m a d e c o r t e é v i s t o p o r m e i o d e u m a n o ¸c ã o m a i s g e r a l , d e n o -m i n a d a P r o bl e m a s de C o r t e e E m pa c o t a m e nt o ( P C E ) . O p r o b l e m a d e e m -p a c o t a m e n t o -p o d e s e r v i s t o c o m o u m c a s o d u a l d o -p r o b l e m a d e c o r t e . E m -p a c o t a r u n i d a d e s s o b r e u n i d a d e s m a i o r e s é s i m i l a r a c o r t a r u n i d a d e s p a r a p r o d u z i r u n i d a d e s m e n o r e s . A t é o fi n a l d a d é c a d a d e 8 0 , n ã o s e h a v i a e v i d e n c i a d o e e x p l o r a d o a s i m i l a -r i d a d e e n t -r e o s p -r o b l e m a s d e c o -r t e e d e e m p a c o t a m e n t o . A p a -r t i -r d e D y c k h o ff ( 1 9 9 0 ) e D y c k h o ff e F i n k e ( 1 9 9 2 ) , t a i s p r o b l e m a s p a s s a r a m a s e r t r a t a d o s c o m o u m a m e s m a c l a s s e , c o m e s t r u t u r a l ó g i c a s i m i l a r a d e o u t r o s p r o b l e m a s n a l i t e r a t u r a ( M O R A B I T O ;

A R E N A L E S , 1 9 9 2 ) . E m 2 0 0 5 , a c l a s s i ﬁ c a ¸c ˜a o f o i e s t e n d i d a e m W a s c h e r et al. ( 2 0 0 5 )

(28)

A s o l u ¸c ã o d o s P C E p o d e r e s u l t a r e m g r a n d e s d i fi c u l d a d e s . G a r e y e J o h n s o n ( 1 9 7 9 ) o b s e r v a r a m q u e e s t e s p r o b l e m a s 1 _{, e m g e r a l , p e r t e n c e m à c l a s s e d e}

p r o b l e m a s n ˜a o - p o l i n o m i a i s c o m p l e t o s ( N P - c o m p l e t o s ) , a o l a d o d o Problema do

Cai-xeiro V iajante ( Traveling Salesman Problem) . S e a l g u m m e m b r o d e s t a c l a s s e p u d e r

s e r r e s o l v i d o n u m t e m p o l i m i t a d o p o r u m p o l i n ô m i o n o t a m a n h o d o s d a d o s , e n t ã o t o d o s o s m e m b r o s t e r ã o u m a s o l u ¸c ã o c o m t a l t e m p o p o l i n o m i a l . A t é o m o m e n t o , n ã o h á , e p a r e c e i m p r o v á v e l q u e p o s s a m s e r o b t i d a s s o l u ¸c õ e s c o m t e m p o p o l i n o m i a l p a r a o s m e m b r o s d e s t a c l a s s e .

M u i t o s a u t o r e s t ê m a p r e s e n t a d o m é t o d o s d e s o l u ¸c ã o p r i n c i p a l m e n t e p a r a o P r o b l e m a d e C o r t e . A s t é c n i c a s m a i s u t i l i z a d a s s ã o o t i m i z a ¸c ã o d i s c r e t a , p r o g r a m a ¸c ã o l i n e a r c o m u m p r o c e d i m e n t o e s p e c i a l p a r a g e r a ¸c ã o d e c o l u n a s , h e u r ´ı s t i -c a s -c o m b i n a t o r i a i s , r e l a x a ¸-c ã o l a g r a n g e a n a e s i m u l a ¸-c ã o , e n t r e o u t r a s . G o l d e n ( 1 9 7 6 ) , H i n x m a n ( 1 9 8 0 ) , D y c k h o ff et al. ( 1 9 8 5 ) , D y c k h o ff ( 1 9 9 0 ) e W a s c h e r et al. ( 2 0 0 5 ) r e s u m e m a l g u n s d o s v á r i o s m é t o d o s d e s o l u ¸c ã o e m p r e g a d o s . D e v i d o a d i fi c u l d a d e s c o m a c o m p l e x i d a d e d o s a l g o r i t m o s e a d i v e r s i d a d e d e c a s o s p a r t i c u l a r e s d o s P C E , n ã o e x i s t e m n o m o m e n t o m é t o d o s d e s o l u ¸c ã o e fi c i e n t e s 2 _{e g e r a i s .}

D e n t r e o s d i v e r s o s p r o c e s s o s i n d u s t r i a i s , o s P C E s ã o e n c o n t r a d o s n a p r o d u ¸c ã o d e : p a p e l , p a p e l ã o , m ó v e i s , v i d r o e fi b r a d e v i d r o , p l á s t i c o , c a l ¸c a d o s , r o u -p a s , c h a -p a s m e t á l i c a s , c h a -p a s d e m a d e i r a , c i r c u i t o s i m -p r e s s o s , c o n t ê i n e r e s e pallets

( D E G R A E V E ; P E E T E R S , 2 0 0 0 ) . P a r a c o n s u l t a a Surveys e a r t i g o s c o m a p l i c a ¸c ˜o e s

p r á t i c a s , p o d e - s e a c e s s a r a b a s e d e d a d o s e l e t r ô n i c a d a a s s o c i a ¸c ã o Special Interest

Group on Cutting and Packing ( S I C U P , 2 0 0 6 ) . E s s e g r u p o f o i c r i a d o p a r a r e u n i r e

d i f u n d i r a s p e s q u i s a s r e l a c i o n a d a s c o m t a i s p r o b l e m a s , o q u e r e fl e t e a i m p o r t ˆa n c i a d e s t a n o ¸c ˜a o e a b r e n o v a s p e r s p e c t i v a s p a r a a a b o r d a g e m d o s P C E .

A l g u n s t r a b a l h o s d e p e s q u i s a n o s P C E f o r a m d e s e n v o l v i d o s n o P P G -E P d a U F S C a r , c o m d e s t a q u e n a s i n d ú s t r i a s d e : p a p e l ã o ( A B U A B A R A , 1 9 9 9 ) , m ó v e i s e c h a p a s d u r a s ( M O R A B I T O , 1 9 9 4 , M O R A B I T O ; G A R C I A , 1 9 9 8 , M O R A B I T O ; A R E N A

-L E S , 2 0 0 0 , M O R A B I T O ; B E L L U Z Z O , 2 0 0 5 ) , v i d r o e ﬁ b r a d e v i d r o (S I L V E I R A ; M O

-R A B I T O , 2 0 0 2 ) , e c a r r e g a m e n t o d e c o n t ˆe i n e r e s e pallets ( M O R A B I T O ; M O R A L E S ,

1 9 9 8 , F A R A G O ; M O R A B I T O , 2 0 0 0 , C E C ´ıL I O ; M O R A B I T O , 2 0 0 4 , O L I V E I R A ; M O R A B I T O , 2 0 0 5 ) .

1

A r i gor , os au t or e s s e r e f e r i r am ao p r ob l e m a u n i d i m e n s i on al .

2

U m al gor i t m o é e fi c i e n t e q u an d o s u a c om p l e x i d ad e f or u m a f u n ¸ c ão p ol i n om i al n o t am an h o d os

(29)

T a m b ´e m p o d e m o s c i t a r o u t r o s t r a b a l h o s e n v o l v e n d o e x e m p l o s p r ´a t i c o s c o m a c o - a u t o r i a d e p e s q u i s a d o r e s d o P P G - E P : M o r a b i t o et al. ( 1 9 9 2 ) , M o r a b i t o e A r e n a l e s ( 1 9 9 5 , 1 9 9 6 ) , A r e n a l e s e M o r a b i t o ( 1 9 9 7 ) , A r e n a l e s et al. ( 1 9 9 7 ) , L i n s et al. ( 2 0 0 2 , 2 0 0 3 ) e P i l e g g i et al. ( 2 0 0 5 ) .

D y c k h o ff ( 1 9 9 0 ) s u g e r i u a u t i l i z a ¸c ã o d e u m a n o t a ¸c ã o r e d u z i d a p a r a i d e n t i fi c a r c o m m a i s o b j e t i v i d a d e o s d i v e r s o s c a s o s e m q u e o s P C E p o d e m a p a r e c e r . E s s a t i p o l o g i a é a p r e s e n t a d a e m d e t a l h e s n o c a p ´ı t u l o 3 . S e g u n d o a n o m e n c l a t u r a a p r e s e n t a d a p o r D y c k h o ff ( 1 9 9 0 ) e D y c k h o ff e F i n k e ( 1 9 9 2 ) , p o d e m o s c l a s s i fi c a r o p r o b l e m a d e c o r t e u n i d i m e n s i o n a l e s t u d a d o n e s t e t r a b a l h o c o m o 1 / V / D / M ( u n i d i m e n -s i o n a l ; t o d o -s o -s i t e n -s -s e r ã o p r o d u z i d o -s a p a r t i r d e u m a -s e l e ¸c ã o d e o b j e t o -s ; o -s o b j e t o -s p o d e m p o s s u i r t a m a n h o s d i f e r e n t e s ; e , o s i t e n s t e m m u i t o s t a m a n h o s d i f e r e n t e s ) .

O p r o b l e m a u n i d i m e n s i o n a l n ã o e n v o l v e g r a n d e s d i fi c u l d a d e s g e o m é -t r i c a s , q u a n d o c o m p a r a d o a o p r o b l e m a b i d i m e n s i o n a l e -t r i d i m e n s i o n a l . E m b o r a a l i t e r a t u r a s o b r e p r o b l e m a s d e c o r t e s e j a b a s t a n t e e x t e n s a , o s t r a b a l h o s q u e f o c a m s o b r e p r o d u t i v i d a d e e m a m b i e n t e d e c o r t e s ã o l i m i t a d o s . A l g u n s a u t o r e s t ê m e s t u -d a -d o o c a s o u n i -d i m e n s i o n a l c o m s u a a p l i c a ¸c ã o e s t e n -d i -d a a o c o r t e -d e : r o l o s -d e p a p e l , t e c i d o s , c e l o f a n e , b a r r a s d e a ¸c o , t u b o s m e t á l i c o s , e fi b r a d e v i d r o . P o d e m o s c i t a r c o m o r e f e r ê n c i a o t r a b a l h o d e S t a d t l e r ( 1 9 9 0 ) , q u e e s t u d o u a i n d ú s t r i a d e g u a r n i ¸c õ e s m e -t á l i c a s d e j a n e l a s . N e s s e -t r a b a l h o , p r o p õ e - s e u m a h e u r ´ı s -t i c a b a s e a d a n o p r o c e s s o d e g e r a ¸c ã o d e c o l u n a s d e G i l m o r e e G o m o r y e n a b u s c a e m á r v o r e d a i n t e g r a l i d a d e d a s o l u ¸c ã o . U m a a b o r d a g e m a l t e r n a t i v a a o c l á s s i c o m é t o d o d e G i l m o r e e G o m o r y f o i p r o p o s t a e m D y c k h o ff ( 1 9 8 1 ) . P o r m e i o d e p r o g r a m a ¸c ã o i n t e i r a m i s t a , o m o d e l o m a -t e m á -t i c o d e D y c k h o ff d e -t e r m i n a p l a n o s d e c o r -t e e m q u e s ã o i n c l u ´ı d o s c o m p r i m e n -t o s p a r a r e t o r n a r e m a o e s t o q u e d e o b j e t o s . E s s e m o d e l o é d i s c u t i d o n o c a p ´ı t u l o 3 .

N a i n d ú s t r i a d e a ¸c o p a r a c o n c r e t o a r m a d o , A r m b r u s t e r ( 2 0 0 2 ) p r o -p õ e u m a l g o r i t m o s e q ü e n c i a l q u e r e a l i z a b u s c a e m g r a f o s . G r a d i s a r et al. ( 1 9 9 7 ) , q u e t r a t o u o p r o b l e m a n a i n d ú s t r i a d e t e c i d o s , p r o p õ e u m a h e u r ´ı s t i c a g u l o s a b a s e -a d -a n -a r e s o l u ¸c ˜-a o d e m ú l t i p l -a s m o c h i l -a s . G r -a d i s -a r et al. ( 1 9 9 9 - a ) e s t u d o u u m a n o v a a b o r d a g e m a o p r o b l e m a d e c o r t e u n i d i m e n s i o n a l c o m r e a p r o v e i t a m e n t o d e s o b r a s e a p r i m o r o u a h e u r ´ı s t i c a g u l o s a j á i m p l e m e n t a d a , d e n o m i n a d a C O L A ( COmputerized

(30)

N a p e s q u i s a r e c e n t e d e C h e r r i ( 2 0 0 6 ) , a a u t o r a c o m b i n a h e u r ´ı s t i c a s g u l o s a s e r e s i d u a i s c o m o o b j e t i v o d e t a m b é m r e a p r o v e i t a r s o b r a s e o b t e r a p r o x i m a -¸c õ e s i n t e i r a s . C o m a s h e u r ´ı s t i c a s p r o p o s t a s s ã o u t i l i z a d o s o b j e t i v o s c o m o m i n i m i z a r a p e r d a d o s p l a n o s d e c o r t e e m i n i m i z a r o e s t o q u e g e r a d o d e s o b r a s .

P a r a p r o b l e m a s d e c o r t e u n i d i m e n s i o n a i s , p o d e m o s c i t a r , a i n d a , o u t r o s t r a b a l h o s r e c e n t e s . J o h n s t o n e S a d i n l i j a ( 2 0 0 4 ) p r o p õ e m u m m o d e l o p a r a s o l u c i o n a r p r o b l e m a s n ã o l i n e a r e s u n i d i m e n s i o n a i s . B e l o v e S c h e i t h a u e r ( 2 0 0 2 ) e s t u d a m u m a l -g o r i t m o c o m d i f e r e n t e s p a d r õ e s d e c o m p r i m e n t o d e o b j e t o s e m e s t o q u e . H o l t h a u s ( 2 0 0 2 ) a p r e s e n t a a b o r d a g e n s d e d e c o m p o s i ¸c ã o p a r a r e s o l v e r c o m h e u r ´ı s t i c a s s e q ü e n c i a i s p r o b l e m a s i n t e i r o s d e c o r t e u n i d i m e n s i o n a l c o m d i f e r e n t e s p a d r õ e s d e c o m p r i -m e n t o d e o b j e t o s e -m e s t o q u e . U -m e t a n i et al.( 2 0 0 3 ) a p l i c a m m e t a - h e u r ´ı s t i c a s a t r a v é s d e u m p r o c e d i m e n t o q u e e n c o n t r a u m a b o a s o l u ¸c ã o a p a r t i r d e u m n ú m e r o fi x o n

d e d i f e r e n t e s t i p o s d e p a d r õ e s , e b u s c a e n c o n t r a r a s s i m u m a s o l u ¸c ã o q u e a p r e s e n t e u m d e s v i o q u a d r á t i c o p e q u e n o e m r e l a ¸c ã o à s d e m a n d a s .

H a e s s l e r ( 1 9 7 5 ) a p r e s e n t o u u m a f o r m u l a ¸c ã o d o p r o b l e m a d e c o r t e d e e s t o q u e u n i d i m e n s i o n a l q u e l e v a e m c o n s i d e r a ¸c ã o o c u s t o a s s o c i a d o à s m u d a n ¸c a s d e p a d r õ e s d u r a n t e a o p e r a ¸c ã o d e c o r t e . S e g u n d o o t r a b a l h o , o m é t o d o d e s o l u ¸c ã o p r o p o s t o n ã o g a r a n t e o b t e r a s o l u ¸c ã o ó t i m a , p o i s o n ú m e r o d e d i f e r e n t e s t i p o s d e p a d r õ e s p o d e s e r m u i t o g r a n d e e a m a n e i r a m a i s c o n v e n i e n t e d e t r a t a r e s t e t i p o d e p r o b l e m a é a t r a v é s d a a p l i c a ¸c ã o d e m é t o d o s h e u r ´ı s t i c o s . D i e g e l et al. ( 1 9 9 6 ) t a m b é m p r o p õ e m m é t o d o s p a r a m i n i m i z a r setups e m P C E u n i d i m e n s i o n a i s . V a n c e ( 1 9 9 8 ) c o m p a r a d u a s a b o r d a g e n s branch-and-price e m P C E u n i d i m e n s i o n a i s . A i n d a , V a n d e r b e c k ( 2 0 0 0 ) p r o p õ e u m a l g o r i t m o e x a t o p a r a m i n i m i z a r o n ú m e r o d e a j u s t e s n o p r o b l e m a d e c o r t e d e e s t o q u e u n i d i m e n s i o n a l , m o s t r a n d o q u e o p r o c e d i m e n t o é e fi c i e n t e p a r a o b t e n ¸c ã o d e s o l u ¸c õ e s ó t i m a s a p e n a s p a r a p r o b l e m a s p e q u e n o s . N o c a s o d e p r o b l e m a s m a i o r e s , s e g u n d o o a u t o r , n ã o f o r a m o b t i d a s s o l u ¸c õ e s ó t i m a s d e n t r o d o l i m i t e d e t e m p o e s t i p u l a d o .

(31)

E m b o r a a l i t e r a t u r a s o b r e o p r o b l e m a d e c o r t e s e j a b a s t a n t e e x t e n s a , o s t r a b a l h o s q u e f o c a m s o b r e p r o d u t i v i d a d e e m a m b i e n t e s d e c o r t e s ã o b e m l i m i t a -d o s . A e m p r e s a -d e a e r o n a v e s l e v e s e s t u -d a -d a n ã o -d i s p õ e -d e s i s t e m a s c o m p u t a c i o n a i s d e o t i m i z a ¸c ã o d e s e n v o l v i d o s p a r a a p o i a r t a i s d e c i s õ e s n o s e u p r o c e s s o i n d u s t r i a l d e c o r t e d e t u b o s e b a r r a s . N e s t a e m p r e s a , a d e m a n d a d e i t e n s c o r t a d o s d e t u b o s m e t á l i c o s é , g e r a l m e n t e , m u i t o p e q u e n a . O a m b i e n t e o p e r a c i o n a l é d i n â m i c o e o s l o t e s d e p r o d u ¸c ã o f o r m a d o s s ã o p e q u e n o s . O s m o d e l o s m a t e m á t i c o s d e s e n v o l v i d o s n e s t a p e s q u i s a e n v o l v e m v a r i á v e i s d e d e c i s ã o i n t e i r a s , e m q u e o s i t e n s s ã o i n d i v i -d u a l m e n t e a t r i b u ´ı -d o s a o s o b j e t o s . P o -d e m o s i -d e n t i fi c a r a l g u m a s c a r a c t e r ´ı s t i c a s -d e s s e p r o b l e m a q u e c o m b i n a d a s o t o r n a m u m p o u c o d i f e r e n t e d a m a i o r i a d o s d e m a i s t r a -b a l h o s e n c o n t r a d o s n a l i t e r a t u r a d e P C E : ( i ) d i v e r s o s o -b j e t o s e m e s t o q u e p o d e m t e r t a m a n h o s d i f e r e n t e s , a l g u n s d e l e s c o m p e q u e n a d i s p o n i b i l i d a d e ( n o c a s o d e o b j e t o s r e t a l h o s p r o v e n i e n t e s d e s o b r a s , p o r e x e m p l o ) , ( i i ) t o d a a d e m a n d a d e i t e n s d e v e s e r e x a t a m e n t e c u m p r i d a , ( i i i ) h á a t e n t a t i v a d a p e r d a a o l o n g o d o s p l a n o s d e c o r t e s e r a c u m u l a d a p a r a a p e n a s u m d o s o b j e t o s , o r e t a l h o , q u e p o d e s e r r e u t i l i z a d o p o s t e r i -o r m e n t e .

1 . 3 O bj e t i v o s

O s o b j e t i v o s d e s t a p e s q u i s a s ˜a o :

i ) E s t u d a r a o t i m i z a ¸c ã o d o c o r t e u n i d i m e n s i o n a l , e m p a r t i c u l a r , d e t u b o s m e -t á l i c o s u -t i l i z a d o s p e l a i n d ú s -t r i a a e r o n á u -t i c a p a r a m o n -t a g e m d e a e r o n a v e s l e v e s d o s e g m e n t o d o m e r c a d o a g r ´ı c o l a ;

i i ) M o d e l a r m a t e m a t i c a m e n t e o p r o b l e m a d e c o r t e u n i d i m e n s i o n a l d a i n d ú s -t r i a a e r o n á u -t i c a . D e s e n v o l v e r m o d e l o s d e p r o g r a m a ¸c ã o l i n e a r i n -t e i r a m i s -t a , p a r a m i n i m i z a r a p e r d a e a p r o v e i t a r s o b r a s d e m a t e r i a l d o p r o c e s s o d e c o r t e , c o m o c r i t é r i o d e m i n i m i z a r o s c u s t o s d e m a t é r i a - p r i m a , e m p r e g a n d o m é t o d o s p a r a r e s o l v e r p r o g r a m a ¸c ã o l i n e a r i n t e i r a m i s t a v i a softwares c o -m e r c i a i s ;

(32)

1 . 4 M e t o do l o g i a

D e a c o r d o c o m o s o b j e t i v o s p r o p o s t o s , p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o d a p e s -q u i s a e m p r e g a m o s u m a m e t o d o l o g i a i n t e g r a d a . A p e s -q u i s a f o i r e a l i z a d a n a s s e g u i n t e s e t a p a s ( L A W ; K E L T O N , 1 9 9 1 ) :

i ) C o nc e i t ua ¸c ã o ( f o r m u l a ¸c ã o d o p r o b l e m a ) : c o n s i s t i u n a i n t e r p r e t a ¸c ã o d a r e a l i d a d e , o u d e p a r t e d e l a , a t r a v é s d e u m m o d e l o c o n c e i t u a l . N e s t a e t a p a v i s i t a m o s a e m p r e s a N e i v a , e t a m b é m u m a o fi c i n a d e r e s t a u r o d e a e r o -n a v e s 3 _{, T A M e m S ã o C a r l o s , S P , q u e r e a l i z a u m a o p e r a ¸c ã o s e m e l h a n t e}

d e c o r t e . D a d o s e f o t o g r a fi a s f o r a m c o l h i d o s p a r a d e s c r e v e r o p r o c e s s o d e p r o d u ¸c ã o , d e s e n v o l v e r o m o d e l o e s e u s p a r â m e t r o s , e a p r i m o r a r o p l a n e j a -m e n t o d o p r o c e s s o d e c o r t e d e s s e s e t o r d a i n d ú s t r i a a e r o n á u t i c a . T a -m b é -m n e s s a e t a p a f o i i n c l u ´ı d a a r e v i s ã o d a l i t e r a t u r a q u e d e u b a s e t e ó r i c a p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o d a p e s q u i s a .

i i ) M o de l a g e m ( c o n s t r u ¸c ã o d o m o d e l o d o s i s t e m a ) : f o i o d e s e n v o l v i m e n t o d e m o d e l o s c i e n t ´ı fi c o s b a s e a d o s e m p r o g r a m a ¸c ã o m a t e m á t i c a e n a r e v i s ã o d e l i t e r a t u r a e o b s e r v a ¸c ã o d o p r o b l e m a p r á t i c o a p r e s e n t a d o .

i i i ) R e s o l u¸c ã o do M o de l o e I m pl e m e nt a ¸c ã o ( c á l c u l o d a s o l u ¸c ã o a t r a v é s d o m o d e l o ) : f o i a e t a p a d e e x p e r i ê n c i a s p a r a o b t e n ¸c ã o d e u m a s o l u ¸c ã o p a r a o s m o d e l o s c i e n t ´ı fi c o s p r o p o s t o s . N e s s a e t a p a , i n c l u ´ı m o s a i m p l e m e n t a ¸c ã o v i a u m software d e m o d e l a g e m , c o m l i n g u a g e m p r ó p r i a , n o c a s o d e s s e t r a b a l h o u t i l i z a m o s o G A M S 4 _{c o m o} _solver _{C P L E X . A p ó s i m p l e m e n t a d o ,}

f o i r e a l i z a d a a v a l i d a ¸c ã o t e ó r i c a d o m o d e l o p r o p o s t o , r e a l i z a n d o p a r a l e l o s e n t r e r e s u l t a d o s o b t i d o s c o m o m o d e l o c i e n t ´ı fi c o e a r e a l i d a d e d a e m p r e s a .

i v ) D o c um e nt a ¸c ã o : e s s a e t a p a i n c l u i u o s t e s t e s c o m p u t a c i o n a i s e x e c u t a d o s e a n á l i s e d a q u a l i d a d e d a s s o l u ¸c õ e s . O s p r i n c i p a i s c r i t é r i o s a n a l i s a d o s f o r a m a d i m i n u i ¸c ã o d a p e r d a l i n e a r d e m a t e r i a l e a e c o n o m i a d e u t i l i z a ¸c ã o d e m a t é r i a - p r i m a . E s s a e t a p a t a m b é m i n c l u i u a r e d a ¸c ã o d a d i s s e r t a ¸c ã o .

3

M u s e u d a T A M – C e n t r o T e c n ol ´ogi c o d a T A M – R od ov i a e n g. T h al l e s L . P e i x ot o J r . ( S P 318) ,

K m 249

4

(33)

1 . 5 J us t i ﬁc a t i v a

O p r o c e s s o d e c o r t e p a r a a i n d ú s t r i a a e r o n á u t i c a d e a e r o n a v e s l e v e s m u i t a s v e z e s r e s u l t a e m p e r d a s e c o n ô m i c a s e d e s p e r d ´ı c i o d e m a t é r i a p r i m a . O p l a n e -j a m e n t o d o s p l a n o s d e c o r t e é u m a d a s a t i v i d a d e s i m p o r t a n t e s d a p r o g r a m a ¸c ã o d e p r o d u ¸c ã o d e u m a e m p r e s a q u e u t i l i z a p a r t e d e s u a c a p a c i d a d e p r o d u t i v a p a r a c o r t a r m a t e r i a i s p a r a a s d e m a i s e t a p a s d e p r o d u ¸c ã o . E s s a a t i v i d a d e s e r e l a c i o n a d i r e t a -m e n t e c o -m t o d a s a s d e -m a i s a t i v i d a d e s d e P l a n e j a -m e n t o e C o n t r o l e d a P r o d u ¸c ã o ( P C P ) . A s s i m , u m a f e r r a m e n t a e fi c a z q u e a u x i l i e e s t a o p e r a ¸c ã o é d e g r a n d e v a l i a p a r a m e l h o r a r a s s o l u ¸c õ e s a p r e s e n t a d a s e , c o n s e q ü e n t e m e n t e , a c o m p e t i t i v i d a d e d a e m p r e s a .

E s t e t r a b a l h o b u s c o u o d e s e n v o l v i m e n t o d e u m m o d e l o m a t e m á t i c o p a r a o c o r t e d e t u b o s m e t á l i c o s q u e e v i t a s s e p e r d a s . N a e m p r e s a N e i v a , a s p e r d a s c h e g a m à o r d e m d e 5 2 m / d i a ( e q u i v a l e n t e a a p r o x i m a d a m e n t e 9 4 k g d e l i g a m e -t á l i c a ) . E s s e s v a l o r e s s i g n i fi c a m c u s -t o s d a o r d e m d e U S $ 3 9 0 m i l / a n o e m m a -t e r i a l e s p e c ´ı fi c o f a b r i c a d o c o m b o a q u a l i d a d e , v e n d i d o , a t u a l m e n t e , c o m o s u c a t a p o r n ã o t e r d i m e n s õ e s s u fi c i e n t e s p a r a u s o p r á t i c o n a e m p r e s a . U m a p a r t e d e s s a s p e r d a s é d e c o r r e n t e d a i n e fi c i ê n c i a d a p r o g r a m a ¸c ã o d a p r o d u ¸c ã o e p o d e s e r e v i t a d a s e m q u a l q u e r i n v e s t i m e n t o a d i c i o n a l e m m e l h o r i a n o s e q u i p a m e n t o s d e c o r t e u t i l i z a d o s . P a r t e d a m o t i v a ¸c ã o p a r a e s t e t r a b a l h o é q u e e s s a a p l i c a ¸c ã o f o i p o u c o e x p l o r a d a n a l i t e r a t u r a , e m p a r t i c u l a r n e s s e s e t o r i n d u s t r i a l .

1 . 6 E s t r ut ur a do t r a ba l ho

N o C a p´ı t ul o 2 , t e m o s a i n t r o d u ¸c ã o a o p r o b l e m a i n d u s t r i a l . É a p r e s e n t a d o , c o n t e x t u a l m e n t e , o s e t o r p r o d u t i v o d a e m p r e s a e s t u d a d a , q u e r e a l i z a n o s e u d i a a d i a o c o r t e u n i d i m e n s i o n a l d e t u b o s m e t á l i c o s . É d a d o u m a v i s ã o d a e m p r e s a , d e s c r i t o o p r o c e s s o d e p r o d u ¸c ã o , e a m a t é r i a - p r i m a i n e r e n t e a o p r o c e s s o p r o d u t i v o . S ã o d e fi n i d a s a s p r e m i s s a s e r e s t r i ¸c õ e s d o p r o b l e m a p r á t i c o d e a c o r d o c o m a s r e s t r i ¸c õ e s t e c n o l ó g i c a s i m p o s t a s e p o l ´ı t i c a s e m -p r e g a d a s -p e l a e m -p r e s a .

(34)

m o d e l o d e D y c k h o ff e o m o d e l o m a t e m á t i c o p r o p o s t o p o r G r a d i s a r et al.. E s t e ú l t i m o é d i s c u t i d o e m m a i o r p r o f u n d i d a d e p e l a r e l a ¸c ã o d i r e t a e n t r e o s p r o b l e m a s i n d u s t r i a i s d o t r a b a l h o e d e s t a p e s q u i s a . T a m b é m , é d e s c r i t a a s o l u ¸c ã o d o p r o b l e m a p e l a p r o g r a m a ¸c ã o m a n u a l , a p a r t i r d a e x p e r i ê n c i a d e p e s s o a s q u e t r a b a l h a m n a e m p r e s a , e e s t ã o d i r e t a m e n t e l i g a d a s a o s e -t o r p r o d u -t i v o . E x e m p l o s i l u s -t r a -t i v o s e s -t ã o a p r e s e n -t a d o s j u n -t o a o s m o d e l o s r e v i s a d o s .

N o C a p´ı t ul o 4 , r e e s c r e v e m o s o m o d e l o d e G r a d i s a r et al. c o m o u m m o d e l o d e p r o g r a m a ¸c ã o l i n e a r i n t e i r a m i s t a ( Mixed Integer Programming – M I P ) , v i s t o q u e p a r a e x e c u ¸c ã o d o m o d e l o e m u m solver h á a n e c e s s i d a d e d e t r a n s f o r m a r a l g u m a s r e s t r i ¸c õ e s n ã o c o l o c a d a s d e f o r m a l i n e a r p e l o s a u t o -r e s . A i n d a , é a p -r e s e n t a d o u m e x e m p l o i l u s t -r a t i v o c o m d a d o s e p a -r â m e t -r o s o b t i d o s d o a r t i g o p u b l i c a d o . É d e s e n v o l v i d o u m a s i m p l i fi c a ¸c ã o d a s r e s -t r i ¸c õ e s d o m o d e l o e é p r o p o s -t o u m n o v o m o d e l o , o n d e a s r e s -t r i ¸c õ e s d o p r o c e s s o a i n d a s ã o r e s p e i t a d a s . E s s e m o d e l o é t a m b é m e s t e n d i d o p a r a o c a s o d e m u l t i - p e r ´ı o d o s .

N o C a p´ı t ul o 5 , a p r e s e n t a m o s r e s u l t a d o s c o m p u t a c i o n a i s . C o m p a r a m o s a s s o l u ¸c õ e s o b t i d a s p e l o s d o i s m o d e l o s d e s e n v o l v i d o s c o m a e x e c u ¸c ã o d o s p r o -b l e m a s r e a l i z a d a p e l a p r o g r a m a ¸c ã o m a n u a l d o s o p e r a d o r e s . S ã o r e a l i z a d o s q u a t r o e x p e r i m e n t o s d i f e r e n t e s e a n a l i s a d o s o s r e s u l t a d o s o b t i d o s .

F i n a l m e n t e , n o C a p´ı t ul o 6 , s ã o a p r e s e n t a d a s c o n c l u s õ e s e s u g e s t õ e s p a r a f u t u -r a s p e s q u i s a s . O A pê ndi c e A a p r e s e n t a u m a r e v i s ã o h i s t ó r i c a d a a v i a ¸c ã o a g r ´ı c o l a n o B r a s i l e n o m u n d o ; o A pê ndi c e B t r a z u m a i n t r o d u ¸c ã o a l i n g u a g e m d e m o d e l a g e m G A M S , u t i l i z a d a c o m o software d e m o d e l a g e m n e s t e t r a b a l h o , a s s i m c o m o o solver C P L E X . O s A pê ndi c e s C , D e E

(35)

C A P ´I T U L O 2

P R O C E SSO P R O D U T I V O

E s t e c a p ´ı t u l o a n a l i s a o p r o c e s s o d e c o r t e u n i d i m e n s i o n a l d e t u b o s m e t á l i c o s q u e a p a r e c e n a f a b r i c a ¸c ã o d e a e r o n a v e s l e v e s n a i n d ú s t r i a a e r o n á u t i c a . E s s a s p e ¸c a s , d e -n o m i -n a d a s d e i t e -n s e o r i u -n d a s d o c o r t e d e o b j e t o s e m e s t o q u e , f o r m a m e s t r u t u r a s t r e l i ¸c a d a s e s p a c i a i s q u e c o n s t i t u e m a e s t r u t u r a d a a e r o n a v e . V á r i a s v i s i t a s f o r a m r e a l i z a d a s à f á b r i c a d a N e i v a e m B o t u c a t u / S P . N o s d i a s a t u a i s , a N e i v a u t i l i z a p a r t e d a s u a c a p a c i d a d e p r o d u t i v a p a r a f a b r i c a r o s a v i õ e s a g r ´ı c o l a s , o b j e t o d e e s t u d o d e s s e t r a b a l h o , e p a r t e p a r a s u p r i r i n s u m o s à m a t r i z d a E m b r a e r , e m S ã o J o s é d o s C a m -p o s , S P . T a m b é m , f o r a m r e a l i z a d a s v i s i t a s a o M u s e u d a A v i a ¸c ã o , e m S ã o C a r l o s , d a e m p r e s a d e t r a n s p o r t e a é r e o T A M . F o r a m c o l h i d o s d a d o s u t i l i z a d o s e f o t o g r a fi a s p a r a d e s c r e v e r o p r o c e s s o d e c o r t e e p r o d u ¸c ã o e d e s e n v o l v e r o m o d e l o m a t e m á t i c o e s e u s p a r â m e t r o s .

2 . 1 E s t r ut ur a m e t ´a l i c a e s pa c i a l

A e s t r u t u r a d a a e r o n a v e e s t u d a d a é f o r m a d a p o r p ó r t i c o s t r e l i ¸c a d o s – t r e l i ¸c a s q u e s e g u e m o s p a d r õ e s e s t á t i c o s d e u m a e s t r u t u r a e s p a c i a l . E s t r u t u r a s e s p a -c i a i s s ã o s i s t e m a s e s t a t i -c a m e n t e i n d e t e r m i n a d o s e m a l t o g r a u , p o i s n ã o s ã o p l a n a s . H á r e s i s t ê n c i a s d o s e l e m e n t o s q u a n t o à s s o l i c i t a ¸c õ e s n o r m a i s ( t r a ¸c ã o e c o m p r e s -s ã o ) , -s o l i c i t a ¸c õ e -s e m fl e x ã o ( fl e x ã o e f o r ¸c a c o r t a n t e ) e -s o l i c i t a ¸c õ e -s c o m b i n a d a -s . E -s -s a -s e s t r u t u r a s n a a e r o n a v e t ê m u t i l i z a ¸c ã o i n t e r n a e , e m p a r t e e x t e r n a , c o m o é o c a s o d o s i s t e m a d e t r e m d e p o u s o . A a n á l i s e e s t r u t u r a l f a z p a r t e d o p r o j e t o d a a e r o -n a v e , p r e v i a m e -n t e d i m e -n s i o -n a d o e a p r o v a d o , c a b e -n d o à p r o d u ¸c ã o a p e -n a s e x e c u t á - l o c o n f o r m e e s p e c i fi c a d o .

N a s fi g u r a s 2 . 1 ( a ) e ( b ) , s ã o i l u s t r a d a s e s t r u t u r a s t r e l i ¸c a d a s d e u m a a e r o n a v e . E m ( a ) , o b s e r v a - s e u m a f a s e d o p r o j e t o e m c o m p u t a d o r ( C A D ) d e u m a a e r o n a v e , o n d e s ã o r e a l i z a d o s o s p r i m e i r o s e n s a i o s d e r e s i s t ê n c i a e s t r u t u r a l e a e r o -d i n â m i c a . E m ( b ) , é a p r e s e n t a -d a u m a f o t o g r a fi a -d e u m a e s t r u t u r a -d i -d á t i c a -d e u m a a e r o n a v e , p e r t e n c e n t e a o M u s e u d a A v i a ¸c ã o .

(36)

( a) P r oj e t o e m C A D d e u m a ae r on av e l e v e . ( b ) E s t r u t u r a d i d ´at i c a d e u m a ae r on av e l e v e ,

M u s e u d a T A M , S ˜ao C ar l os .

F I G U R A 2. 1 - T r e l i ¸ c a s e s t r u t u r a i s .

F O N T E : ( b ) F ot o: A b u a b a r a , A . , 2006.

A n t i g a m e n t e , a e s t r u t u r a e s t a v a à m o s t r a . E r a d e m a d e i r a e c o m a s a s a s r e c o b e r t a s c o m t e c i d o a b a s e d e a l g o d ã o e s p e c i a l p a r a a a v i a ¸c ã o . D e s d e m e a d o s d a d é c a d a d e 4 0 a t é h o j e e m d i a , t o d a e s t r u t u r a é i n t e r n a a u m a f u s e l a g e m m e t á l i c a . A t é m e a d o s d o s a n o s 6 0 , c o n t u d o , o b s e r v a - s e q u e o p r i n c i p a l m a t e r i a l e m p r e g a d o n a e s t r u t u r a a i n d a e r a a m a d e i r a e n ã o o a ¸c o 1 _.

( a) E s t r u t u r a d e u m a ae r on av e A e r on c a

C - 3e m r e s t au r a¸c ˜ao.

( b ) N C 6197M .

F I G U R A 2. 2 - R e s t a u r a ¸ c ˜oe s d e e s t r u t u r a s , A e r on c a C_-3_e _NC6197_M_.

F O N T E : ( a ) F ot o: A b u a b a r a , A . , 2006. ( b ) S t i n s o n D i v i s i o n , C o n s o l i d a

-t e d V u l t e e A i r c r a f t C o r p . , 2004.

1

A u t i l i z a¸c ão d o a¸ c o n a av i a¸ c ão s e i n t e n s i fi c ou n os an os 40, q u an d o as m ar i n h as d os E U A e

G r ã- B r e t an h a c om e ¸ c ar am a e x i gi r s u a u t i l i z a¸c ão e m ae r on av e s d e p or t a- av i õe s . N os an os 60, c om

o d e s e n v ol v i m e n t o d e n ov os m at e r i ai s , o a¸c o ob r i gat ´or i o p ar a p ar t e s e s t r u t u r ai s d e ae r on av e s s e r i a

(37)

A s fi g u r a s 2 . 2 ( a ) e ( b ) r e g i s t r a m u m a e t a p a d o p r o c e s s o d e r e s t a u r a ¸c ã o d e a e r o n a v e s o n d e d i v e r s o s t u b o s e s t ã o s e n d o s u b s t i t u i d o s a p ó s d e s g a s t e s e a v a r i a s . E m ( a ) , t e m o s u m a a e r o n a v e A e r o n c a C - 3 c o m s u a e s t r u t u r a s e n d o v e r i fi c a d a n a o fi c i n a d a T A M , e m S ã o C a r l o s , n o m o m e n t o d e p i n t u r a e a c a b a m e n t o . E m ( b ) , t e m o s a e s t r u t u r a d e u m a a e r o n a v e N C 6 1 9 7 M t a m b é m n o p r o c e s s o d e p i n t u r a a p ó s s e r r e f o r m a d a , s e n d o a e t a p a s e g u i n t e p a r a a m b a s , a m o n t a g e m d a f u s e l a g e m , a c a b a m e n t o s , a s a s e a v i ô n i c o s .

2 . 2 P r i nc ´ı pi o s da a dm i ni s t r a ¸c ˜a o da pr o du¸c ˜a o

A a d m i n i s t r a ¸c ã o d a p r o d u ¸c ã o e s t á n a e s s ê n c i a d a v i d a e m p r e s a r i a l , j á q u e r e p r e s e n t a o a t o d a c r i a ¸c ã o d e p r o d u t o s e s e r v i ¸c o s d e q u e t o d o s n ó s d e p e n d e m o s . U m a v e z q u e a c r i a ¸c ã o d e p r o d u t o s e s e r v i ¸c o s é a p r i n c i p a l r a z ã o d a e x i s t ê n c i a d e q u a l q u e r o r g a n i z a ¸c ã o , a a d m i n i s t r a ¸c ã o d a p r o d u ¸c ã o d e v e s e r o c e n t r o d e s u a s a t i v i d a d e s . ( S L A C K et al_., 2 0 0 2 )

E m c e r t o s p r o c e s s o s d e c o r t e i n d u s t r i a i s , p e q u e n o s g a n h o s p e r c e n t u a i s n o d e s e m p e n h o d a s a t i v i d a d e s d e c o r t e d e m a t e r i a i s p o d e m r e p r e s e n t a r e c o n o m i a s c o n s i d e r á v e i s n o d e c o r r e r d o p r o c e s s o i n d u s t r i a l , s i g n i fi c a n d o v a n t a g e m c o m p e t i t i v a d e n t r o d o s e t o r . E m a e r o n a v e s l e v e s , h á e s t i m a t i v a s d e q u e o m e t a l e s t r u t u r a l d a a e r o n a v e r e p r e s e n t a a t é 2 5 % d o c u s t o fi n a l d a u m a a e r o n a v e ( N E I V A , 2 0 0 6 ) . C o m o m e t a l r e p r e s e n t a n d o s i g n i fi c a t i v a p a r t e d o s c u s t o s i n d u s t r i a i s , é i m p o r t a n t e o a p r o -v e i t a m e n t o d a m a t é r i a - p r i m a n e c e s s á r i a p a r a p r o d u z i r o s p e d i d o s , o q u e s i g n i fi c a r e d u ¸c ã o d e c u s t o s t o t a i s .

A r e a l i z a ¸c ã o d a o p e r a ¸c ã o d e c o r t e d e t u b o s m e t á l i c o s é c a r a c t e r i z a d a p e l a p r o d u ¸c ã o i n t e r m i t e n t e , s e n d o o s p e r ´ı o d o s s e p a r a d o s p e l a d i s t â n c i a d a r e a l i z a ¸c ã o d o s p e d i d o s e d a f o r m a ¸c ã o d a s c a r t e i r a s d e p e d i d o s a s e r e m a t e n d i d a s . N e s s e t i p o d e s i s t e m a d e p r o d u ¸c ã o , o s e q u i p a m e n t o s u t i l i z a d o s s ã o d e d i c a d o s à e x e c u ¸c ã o d e p r o d u t o s s i m i l a r e s , p o r é m e m b a i x o s v o l u m e s . N o fl u x o d a p r o d u ¸c ã o , n ã o é c o m u m o c o r r e r v a r i a ¸c õ e s e r e p r o c e s s o s d a s p e ¸c a s p r o d u z i d a s .

(38)

2 . 3 P r i nc ´ı pi o s do pl a ne j a m e nt o e c o nt r o l e de pr o du¸c ˜a o

O p l a n e j a m e n t o d a p r o d u ¸c ã o p o d e s e r d e fi n i d o c o m o a a t i v i d a d e d e e s t a b e l e c e r a s d e c i s õ e s d e p r o d u ¸c ã o d e u m p e r ´ı o d o d e t e m p o f u t u r o c h a m a d o

hori-zonte de planejamento2 . O o b j e t i v o d o p l a n e j a m e n t o ´e o r g a n i z a r o u s o d o s r e c u r s o s

d a m e l h o r f o r m a p o s s ´ı v e l . A s s i m , a s o l u ¸c ã o d o p r o b l e m a d e c o r t e é p a r t e d a s d e c i s õ e s c o n s i d e r a d a s n o p l a n e j a m e n t o d a p r o d u ¸c ã o .

P a r a o p l a n e j a m e n t o d a p r o d u ¸c ã o d e e m p r e s a s o n d e o c o r r e m P C E , a l g u n s a s p e c t o s q u e d e v e m s e r i n s e r i d o s n o c o n j u n t o d e d e c i s õ e s q u e d e fi n e m o h o r i -z o n t e d e p l a n e j a m e n t o s ã o : i n f o r m a ¸c õ e s d e n ´ı v e l d e e s t o q u e , p r e v i s ã o d e d e m a n d a , c a r t e i r a d e p e d i d o s , p r a z o s d e e n t r e g a , t e m p o s d e p r o c e s s o e c a p a c i d a d e d o s c e n t r o s d e t r a b a l h o , e n t r e o u t r o s .

S e g u n d o S l a c k et al., “ o P l a n e j a m e n t o e C o n t r o l e d a P r o d u ¸c ã o ( P C P ) o u d o s S i s t e m a s P r o d u t i v o s ( P C s P ) é a a t i v i d a d e d e s e d e c i d i r s o b r e o s m e l h o r e s e m -p r e g o s d o s r e c u r s o s d e -p r o d u ¸c ã o , a s s e g u r a n d o , a s s i m , a e x e c u ¸c ã o d o q u e f o i -p r e v i s t o . A o t o m a r d e c i s õ e s , o s g e r e n t e s d e p r o d u ¸c ã o t e n t a m a t i n g i r o s o b j e t i v o s c o m p e t i t i v o s e e s t r a t é g i c o s d e q u a l i d a d e , r a p i d e z , c o n fi a b i l i d a d e , fl e x i b i l i d a d e e c u s t o . O p r o j e t o e s t a b e l e c e o p o t e n c i a l d e d e s e m p e n h o d a o p e r a ¸c ã o – o s l i m i t e s d e n t r o d o s q u a i s a o p e r a ¸c ã o p o d e t r a b a l h a r . ” ( S L A C K et al_., 2 0 0 2 )

C o m o j á m e n c i o n a d o , o s P C E , e m g e r a l , e s t ã o i n s e r i d o s n u m a m b i e n t e m a i o r q u e c o n t é m e n t r e o u t r o s , p r o b l e m a s d e p r o g r a m a ¸c ã o , p r o b l e m a s d e s e q ü ê n c i a -m e n t o d a p r o d u ¸c ã o e p r o b l e -m a s d e g e s t ã o d e e s t o q u e s . N e s t e t r a b a l h o f o c a l i z a -m o s a p e n a s o p r o b l e m a d e c o r t e , t e n d o o p r o p ó s i t o d e t r a z e r a s m e l h o r e s s o l u ¸c õ e s d e p a d r õ e s d e c o r t e d a d a s à s c o n d i ¸c õ e s e n c o n t r a d a s n a p r á t i c a d a e m p r e s a e s t u d a d a . A s s i m o m o d e l o d e s e n v o l v i d o s e t o r n a u m a f e r r a m e n t a d e a p o i o à d e c i s ã o .

U m p l a n e j a m e n t o c o n s i d e r a n d o t o d o o a m b i e n t e é d e s e j á v e l , e s e r i a n e c e s s á r i o p a r a s e e n c o n t r a r u m a s o l u ¸c ã o ó t i m a g l o b a l 3 _{. E n t r e t a n t o , n a m a i o r p a r t e}

d o s c a s o s , a p a r e c e m g r a n d e s d i fi c u l d a d e s p a r a a f o r m u l a ¸c ã o e s o l u ¸c ã o d e p r o b l e

-2

T e m p o r e l ac i on ad o a u m p l an o e s p e c ´ıﬁ c o. ´E e x p r e s s o e m u n i d ad e s d e t e m p o. E m s i s t e m as d e

M R P ( Material Requirement Planning – P l an e j am e n t o d as N e c e s s i d ad e s d e M at e r i al ) , o h or i z on t e

d e p l an e j am e n t o é d e t e r m i n ad o p e l o t e m p o q u e v ai d a d at a p r e s e n t e at é u m a d at a f u t u r a d e ge r a¸c ão d os p l an os d e m at e r i ai s .

3

U m ´ot i m o gl ob al c or r e s p on d e ao m e n or ou m ai or v al or d a f u n ¸ c ˜ao ob j e t i v o, e n t r e t od os os

´ot i m os l oc ai s e x i s t e n t e s n o e s p a¸c o d e b u s c a, n o c as o d e s e p r oc u r ar o m ´ın i m o ou o m ´ax i m o,

(39)

m a s d e f o r m a c o m b i n a d a , q u e v ã o a l é m d o s o b j e t i v o s c o l o c a d o s n e s t e t r a b a l h o . A s s i m , d o i s p r o c e d i m e n t o s q u e p o d e m s e r a d o t a d o s p a r a a u x i l i a r a f o r m u l a ¸c ã o d o s p r o b l e m a s : P l a ne j a m e nt o Suc e s s i v o e P l a ne j a m e nt o Si m ul t â ne o ( M O R A B I T O ;

A R E N A L E S , 1 9 9 2 ) .

P l a ne j a m e nt o s uc e s s i v o e P l a ne j a m e nt o s i m ul t ˆa ne o

N o p l a n e j a m e n t o s u c e s s i v o , o s p r o b l e m a s s ã o t r a t a d o s u m a p ó s o o u t r o . A s o l u ¸c ã o d e c a d a p r o b l e m a p r e c e d e e e s t a b e l e c e c o n d i ¸c õ e s d e c o n t o r n o p a r a a s o l u -¸c ã o d o p r o b l e m a s u b s e q ü e n t e . D e s t a f o r m a , o s P C E s ã o c o n s i d e r a d o s i s o l a d a m e n t e n o s s e u s r e s p e c t i v o s a m b i e n t e s . N o p l a n e j a m e n t o s i m u l t â n e o , t o d o s o s p r o b l e m a s , o u p e l o m e n o s o s m a i s i m p o r t a n t e s , s ã o t r a t a d o s a o m e s m o t e m p o c o m o u m ú n i c o p r o b l e m a . D e s t a f o r m a , o s P C E e s t ã o i n t e g r a d o s n u m p r o b l e m a m a i o r . ( M O R A B I T O , 1 9 9 2 )

O p l a n e j a m e n t o s i m u l t â n e o i m p l i c a e m c o m b i n a r o b j e t i v o s i n d i v i d u a i s n u m a ú n i c a f u n ¸c ã o o b j e t i v o , a m e n o s q u e a b o r d a g e n s m u l t i o b j e t i v a s s e j a m u t i l i -z a d a s . E s t a f u n ¸c ã o c o m b i n a o b j e t i v o s i n d i v i d u a i s u t i l i -z a n d o u n i d a d e s c o m u n s , p o r e x e m p l o , u n i d a d e s m o n e t á r i a s .

O p l a n e j a m e n t o s u c e s s i v o , e m d i v e r s o s c a s o s , r e d u z s i g n i fi c a t i v a m e n t e a d i fi c u l d a d e d e s o l u ¸c ã o d o p r o b l e m a , u m a v e z q u e t r a t a i s o l a d a m e n t e a s v a r i á v e i s d e c a d a p r o b l e m a . N o c a s o d e u m a m b i e n t e c o m p l a n e j a m e n t o s u c e s s i v o , o s o b j e t i v o s p o d e m s e r e x p r e s s o s p o r m a x i m i z a ¸c ã o d e p r o d u t i v i d a d e , m i n i m i z a ¸c ã o d o c u s t o e m a x i m i z a ¸c ã o d o l u c r o . ( B E L L U Z Z O , 2 0 0 3 )

T r a b a l h a m o s t r a t a n d o o p r o b l e m a d e c o r t e d e t u b o s m e t á l i c o s i s o l a d o d e d e m a i s c i r c u n s t â n c i a s e , a s s i m , c o m o p a r t e d e u m p r o c e s s o s u c e s s i v o m a i o r q u e c o n s i d e r a r i a t o d o o a m b i e n t e d a e m p r e s a . O b j e t i v o s q u a n t i t a t i v o s s ã o m i n i m i z a ¸c ã o d e u n i d a d e s d e e s t o q u e n e c e s s á r i a s p a r a a t e n d e r a d e m a n d a e m i n i m i z a ¸c ã o d a p e r d a d e m a t e r i a l .

C a r a c t e r ´ı s t i c a s do pl a ne j a m e nt o do pr o c e s s o de c o r t e

(40)

N o r m a l m e n t e , t e m - s e q u e :

i ) F o r m a r a c a r t e i r a d e p e d i d o s , e s c o l h e r d e q u e m a n e i r a c o r t a r o s o b j e t o s ( f o r m a r p a d r õ e s d e c o r t e ) e d e c i d i r o n ú m e r o d e v e z e s q u e s e r ã o c o r t a d o s , p a r a s e c o r t a r a q u a n t i d a d e e x a t a p a r a c o m p l e t a r a d e m a n d a ;

i i ) D e ﬁ n i r a q u a n t i d a d e d e o b j e t o s e m e s t o q u e q u e a t e n d a a d e m a n d a ;

i i i ) D e t e r m i n a r e m q u e o r d e m o s p e d i d o s s e r ã o p r o d u z i d o s , p a r a q u e e x i s t a f a c i l i d a d e n a s e p a r a ¸c ã o d o s p e d i d o s e e fi c á c i a d a p r o d u ¸c ã o ;

i v ) D e fi n i r o m o m e n t o e x a t o p a r a u m p e d i d o e n t r a r n a o r d e m d e f a b r i c a ¸c ã o , p a r a n ã o o c o r r e r a t r a s o s o u p r o d u ¸c ã o a n t e c i p a d a ;

v ) D e t e r m i n a r e m q u e s e q ü ê n c i a s s e r ã o c o r t a d o s o s p a d r õ e s d e c o r t e e s c o l h i -d o s , -d i m i n u i n -d o o v o l u m e -d e e s t o q u e s n o i n t e r i o r -d a f á b r i c a ;

v i ) D e fi n i r o t e m p o d e p r o d u ¸c ã o d e c a d a e s t a ¸c ã o d e c o r t e , d e f o r m a q u e n ã o e x i s t a s o b r e c a r g a n e m o c i o s i d a d e e n t r e o s o p e r a d o r e s .

E s t a s d e c i s õ e s i n t e r f e r e m e m t o d o o p r o c e s s o p r o d u t i v o , t o r n a n d o - o c o m p l e x o e c o m u m g r a n d e n ú m e r o d e v a r i á v e i s . P o r o u t r o l a d o , e s s a s d e c i s õ e s t ê m u m a i m p o r t â n c i a t é c n i c a e e c o n ô m i c a f u n d a m e n t a l , v i s t o q u e d e fi n e m a e fi c i ê n c i a c o m q u e o s r e c u r s o s d o s i s t e m a s e r ã o u t i l i z a d o s . T o d a s e s t a s d e c i s õ e s a p r e s e n t a d a s e s t ã o i n t e r r e l a c i o n a d a s , a p r e s e n t a n d o , a s s i m , c o n fl i t o s d e v á r i o s o b j e t i v o s e n v o l v i -d o s .

K i t s