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Planeamento de instalações Planeamento de capacidade de LP Localização de instalações Layouts Gestão Operações II Alexandra Borges 1 2 Planeamento da capacidade de LP • A capacidade de produção é a taxa de produção máxima de uma organização, em condições normais de operação. • Baseia-se em estimativas da procura que, posteriormente, são traduzidas em necessidades de capacidade. • Para analisar as decisões de planeamento de capacidade podem ser utilizadas várias técnicas: -Análise break-even (ponto morto) -Análise económica financeira -Análise de filas de espera -Programação linear -Modelos de tomada de decisão (árvores de decisão) 3 Modelos de tomada de decisão Tomada de decisão sob certeza O decisor conhece com certeza as consequências ou resultados das alternativas ou escolhas; Tomada de decisão sob incerteza O decisor não conhece a probabilidade de ocorrência dos resultados ou consequências de uma decisão; Tomada de decisão sob risco O decisor conhece a probabilidade de ocorrência dos resultados ou consequências de cada alternativa. 4 Tabela de decisão Estados da natureza Alternativas Mercado favorável Mercado desfavorável Contruir fábrica de grande dimensão 200 000€ -180 000€ Construir fábrica de pequena dimensão 100 000€ -20 000€ Não construir nada 0€ 0€ acção ou estratégia que um decisor pode escolher ocorrência ou situação sobre a qual o decisor não tem controlo. 5 Tomada de decisão sob Certeza Se a empresa em questão souber que o mercado vai evoluir de modo favorável então constrói uma fábrica de grande dimensão, se souber que o mercado vai evoluir de modo desfavorável então não constrói fábrica nenhuma. 6 Tomada de decisão sob incerteza Quando se desconhece qual o estado da natureza que irá ocorrer. Então pode basear-se em três métodos de decisão alternativos: Maximax A empresa decide pela alternativa com maior ganho possível 1º Encontra o maior ganho para cada uma das alternativas apresentadas; 2º Escolhe a alternativa que maximiza o ganho. =>Critério de decisão optimista No exemplo: construir a fábrica grande Maximin A empresa decide pela alternativa com menor perda possível 1º Encontra o menor ganho para cada uma das alternativas apresentadas; 2º escolhe a alternativa com o maior valor. =>Critério de decisão pessimista No exemplo: não fazer nada 7 Igual valor A empresa decide pela alternativa com maior ganho médio 1º Calcula o ganho médio para cada uma das alternativas apresentadas (para cada alternativa: soma de todos os ganhos dividida pelo nº de estados possíveis); 2º Escolhe a alternativa com o maior valor. =>Critério de decisão que assume que cada estado da natureza tem a mesma probabilidade de ocorrer No exemplo: construir uma fábrica pequena Estados da natureza Estados da natureza Alternativas Mercado favorável Mercado desfavorável Ganho médio Contruir fábrica de grande dimensão 200 000€ -180 000€ 10 000€ Construir fábrica de pequena dimensão 100 000€ -20 000€ 40 000€ Não fazer nada 0€ 0€ 0€ 8 Tomada de decisão sob Risco A tomada de decisão baseia-se em probabilidades de ocorrência. Dada uma probabilidade de ocorrência para cada estado da natureza pode-se calcular o valor monetário esperado (VME) para cada alternativa. VME = Oi = ganho no estado natureza i Pi = probabilidade ocorrência do estado natureza i Escolhe-se a alternativa com maior VME n i OiPi 1 9 Tomada de decisão sob Risco VME (fábrica grande) = (0,5) (200 000€) + (0,5) (-180 000€) = 10 000€ VME (fábrica pequena) = (0,5) (100 000€) + (0,5) (-20 000€) = 40 000€ VME (não fazer nada) = (0,5) (0€) + (0,5) (0€) = 0€ Estados da natureza Alternativas Mercado favorável Mercado desfavorável Contruir fábrica de grande dimensão 200 000€ -180 000€ Construir fábrica de pequena dimensão 100 000€ -20 000€ Não fazer nada 0€ 0€ Probabilidade 50% 50% 10 Valor esperado de informação perfeita (VEIP) Valor criado pelo facto do gestor possuir informação perfeita (saber o estado de natureza que irá ocorrer). É dado por: VEIP = Valor esperado sob certeza – máximo VME Valor esperado sob certeza = Para o exemplo anterior, suponha que uma empresa de estudos de mercado propôs-se oferecer os seus serviços de consultadoria para informar com certeza se o mercado vai ser favorável ou não. Ou seja, propõe-se a passar a tomada de decisão de uma decisão sob risco para uma decisão sob certeza. A empresa de estudos de mercado cobra 65 000€ por esta informação. Considerando que se trata de uma informação fiável deverá o Gestor de Operações “comprar” esta informação? n i melhorOiPi 1 11 Assim, Valor esperado sob certeza= (200 000€) (0,5) + (0€) (0,5) = 100 000€ Máximo VME = 40 000€ VEIP = 100 000€ - 40 000€ = 60 000€ 60 000€ é valor máximo que deve pagar à empresa de marketing. Logo não é vantajoso comprar este serviço. Melhor ganho para cada estado 12 Árvores de decisão Trata-se da visualização gráfica do processo de decisão. São mais úteis quando o processo de decisão implica a tomada de decisões sequenciais. Exemplo: É possível aplicar todos os critérios de decisão aplicados às tabelas de decisão. Contudo o mais utilizado é o VME. 2 1 Contruir fábrica pequena Mercado favorável Mercado favorável Mercado desfavorável Mercado desfavorável 13 Exemplo: VME 1 = (0,5) (200 000€) + (0,5) (-180 000€) = 10 000€ VME 2 = (0,5) (100 000€) + (0,5 ) (-20 000€) = 40 000€ 2 1 Contruir fábrica pequena Mercado favorável (0,5) Mercado favorável (0,5) Mercado desfavorável (0,5) Mercado desfavorável (0,5) 200 000€ - 180 000€ - 20 000€ 100 000€ 0€ 14 Árvores de decisão mais complexas (decisões sequenciais) Exemplo: Suponhamos que no nosso exemplo, antes de decidir a construção da nova fábrica, a empresa tem a opção de conduzir o seu próprio estudo de mercado a um custo de 10 000€. Este estudo pode ajudar a empresa a decidir, apesar de não fornecer informação perfeita ou totalmente fiável. Nesta situação há uma probabilidade de 45% do estudo indicar um mercado favorável e 55% de probabilidade do estudo indicar um mercado desfavorável. Se os resultados do estudo de mercado forem favoráveis há uma probabilidade de 78% do mercado ser efectivamente favorável. Se os resultados do estudo forem negativos há uma probabilidade de 73% do mercado ser efectivamente desfavorável. Nota: o custo do estudo é subtraído aos ganhos 15 7 6 Contruir fábrica pequena Mercado favorável (0,5) Mercado favorável (0,5) Mercado desfavorável (0,5) Mercado desfavorável (0,5) 3 2 Contruir fábrica pequena Mercado favorável (0,78) Mercado favorável (0,78) Mercado desfavorável (0,22) Mercado desfavorável (0,22) 5 4 Contruir fábrica pequena Mercado favorável (0,27) Mercado favorável (0,27) Mercado desfavorável (0,73) Mercado desfavorável (0,73) 1 49200 -190 000€ 90 000€ 190 000€ -30 000€ -10 000€ -190 000€ 90 000€ 190 000€ -30 000€ -10 000€ 200 000€ - 180 000€ 100 000€ - 20 000€ 0€ 106400 2400 40000 16 Com estudo de mercado VME (2) 106400<= VME (3) 63600 VME (não fazer nada) -10000 VME (4) -87400 VME (5) 2400<= VME (não fazer nada) -10000 VME (1) 49200 Sem estudo de mercado VME (6) 10000 VME (7) 40000<= VME (não fazer nada) 0 17 Localização de instalações ? Algumas considerações… • É uma das decisões mais importantes que uma organização pode tomar, pois é uma decisão infrequente e de longo prazo • Cada vez mais é uma decisão global • Tem um impacto significativo nos custos fixos e variáveis • Quatro atributos chave quando a localização é baseada na inovação • Inputs especializados e de elevada qualidade • Um ambiente que encoraja investimento e competitividade local • Um mercado local sofisticado • Presença local de indústrias de suporte e relacionadas • O objetivo é maximizar o benefício da organização com a localização Determinara localização ótima é um bom investimento! 19 Factores influenciadores da localização de instalações País Região / Cidade Local Governo: legislação, estabilidade, incentivos, impostos Atractividade (clima, cultura, impostos, incentivos do Governo, etc) Dimensão e preço do terreno Aspectos culturais e económicos Custo e disponibilidade de equipamentos Vias de comunicação Localização dos mercados Proximidade às MP’s e clientes Restrições da zona MO: disponibilidade, atitudes e custo Custos com terrenos e construção Proximidade dos fornecedores Disponibilidade de fornecimentos, comunicações e energia MO: disponibilidade, atitudes e custo Impacto ambiental Taxa de câmbio 20 Em geral, a escolha da localização depende de: • Proximidade dos clientes • Disponibilidade, produtividade e custos com MO • Custos com terrenos e construção • Proximidade de vias de comunicação • Custos de transporte (incoming e outgoing) • Proximidade das MP’s e outros fornecimentos • Impostos e legislação • Impacto ambiental 21 Modelos para avaliar localizações alternativas •Gravítico •Scores •Break even •Modelo dos transportes (programação linear) 22 Modelo dos transportes: O objetivo é determinar o melhor padrão de distribuições, desde diferentes pontos de abastecimento até diferentes pontos de destino, de modo a minimizar os custos totais de produção e distribuição. Encontra uma solução inicial admissível e depois, passo a passo, são incrementadas melhorias até chegar a uma solução ótima. Informação necessária: • Os pontos de origem e a capacidade ou fornecimento de cada, por período • Os pontos de destino e a procura de cada, por período • O custo de transporte e/ou produção de uma unidade de cada origem para cada destino 23 Tomemos como exemplo: Custos unitários de transporte das fábricas para os armazéns Para A B C De D 5 4 3 E 8 4 3 F 9 7 5 Construção da matriz de transportes Para De D 5 4 3 100 E 8 4 3 300 F 9 7 5 300 Requisitos por armazém 300 200 200 700 A B C Capacidade da fábrica Modelo dos transportes 24 Modelo dos transportes Desenvolvimento da solução inicial – Regra Canto Noroeste i) Esgotar a oferta (capacidade da fábrica) em cada linha, antes de passar para a linha de baixo ii) Esgotar os requisitos (armazém) de cada coluna antes de passar para a coluna seguinte iii) Assegurar que os fornecimentos vão ao encontro da procura Para De D 100 5 4 3 100 E 200 8 100 4 3 300 F 9 100 7 200 5 300 Requisitos por armazém 300 200 200 700 Custo total 4200 A B C Capacidade da fábrica 25 Modelo dos transportes Implementação de melhorias – Método das iterações i) Seleccionar uma célula em branco ii) Traçar um caminho até esta célula, através de células que estão a ser actualmente utilizadas (apenas são permitidos movimentos horizontais e verticais) 1ª Tentativa Para De D 99 5 1 4 3 100 E 201 8 99 4 3 300 F 9 100 7 200 5 300 Requisitos por armazém 300 200 200 700 Custo total 4203 > 4200 A B C Capacidade da fábrica - + + - 26 4º Tentativa Para De D 100 5 4 3 100 E 199 8 101 4 3 300 F 1 9 99 7 200 5 300 Requisitos por armazém 300 200 200 700 Custo total 4198 < 4200 Redução no custo total por unidade transportada na rota alternativa = 2 É possível obter uma melhor solução (redução dos custos de transporte) através da utilização de uma rota não utilizada inicialmente A B C Capacidade da fábrica - - + + 2ª Tentativa Para De D 99 5 4 1 3 100 E 201 8 99 4 3 300 F 9 101 7 199 5 300 Requisitos por armazém 300 200 200 700 Custo total 4204 > 4200 3º Tentativa Para De D 100 5 4 3 100 E 200 8 99 4 1 3 300 F 9 101 7 199 5 300 Requisitos por armazém 300 200 200 700 Custo total 4201 > 4200 A B C Capacidade da fábrica A B C Capacidade da fábrica + + + - - - - - + + 27 Escolher a rota de transporte que mais reduz o custo total. Determinar a quantidade máxima que pode ser transportada através da nova rota: i) Seleccionar o menor número encontrado nas células com sinal negativo 100 ii) Adicionar esse número nas células com sinal positivo e subtraí-lo nas células com sinal negativo Para De D 100 5 4 3 100 E 100 8 200 4 3 300 F 100 9 0 7 200 5 300 Requisitos por armazém 300 200 200 700 Custo total 4000 Fica assim terminada a 1ª Iteração A B C Capacidade da fábrica É ainda necessário verificar se esta é uma solução ótima (passar para a segunda iteração). Chegar-se-ia à conclusão que não, pois ainda pode haver uma melhoria em EC. 28 Caso “procura diferente da oferta” Se procura > oferta => introdução de origem “dummy” Se oferta > procura => introdução de destino “dummy” Após a introdução destas variáveis a solução obtém-se tal como na situação anterior Para De D 250 5 4 3 0 250 E 50 8 200 4 50 3 0 300 F 9 7 150 5 150 0 300 Requisitos por armazém 300 200 200 850 Custo total 3350 A B C Capacidade da fábricaDummy 31 Aplicação do Modelo dos Transportes à escolha de novas localizações Suponha que determinada empresa pretende expandir os seus negócios e abrir uma terceira fábrica. Está indecisa entre duas localizações distintas. Um estudo revelou a seguinte informação de custos de distribuição e produção, capacidade de produção e procura prevista: C D Produção normal Custo de produção unitário A 8 € 5 € 600 6 € B 4 € 7 € 900 5 € X 5 € 6 € 500 3 € (estimado) Y 4 € 6 € 500 4 € (estimado) Procura prevista 800 1200 2000 Fábricas existentes Localizações potenciais para nova fábrica Centros de distribuição 32 Construção da matriz de transportes Solução inicial Para De A 600 14 11 600 B 200 9 700 12 900 X 8 500 9 500 Procura 800 1200 2000 Custo total 23100 C D Capacida de da fábrica Procura de melhorias 1ª Iteração A-D 11-14+9-12 = -6 X-C 8-9+12-9 = 2 Nova matriz Para De A 14 600 11 600 B 800 9 100 12 900 X 8 500 9 500 Procura 800 1200 2000 Custo total 19500 2ª Iteração A-C 14-11+12-9 = 6 X-C 8-9+12-9 = 2 Não há possibilidade de melhorias (já alcançámos a solução óptima) C D Capacida de da 33 Objetivos • Minimização custos de movimentação de materiais • Utilização eficiente do espaço • Utilização eficiente da mão de obra • Eliminação de “efeitos gargalo” • Facilidade de comunicação e interação entre operários e entre operários e supervisores • Redução do tempo de ciclo de produção • Eliminação de desperdício e movimentos redundantes • Facilidade de entrada, saída e colocação de materiais e pessoas • Promoção medidas de higiene, saúde e segurança • Promoção de um produto e serviço de qualidade • Encorajamento de atividades de manutenção apropriadas • Promoção do controlo visual das operações • Promoção de flexibilidade para adaptação a mudanças Layouts de instalações 34 Elementos necessários para a determinação do layout -Equipamento de transporte a ser utilizado -Requisitos de capacidade e espaço (pessoal, máquinas, equipamentos,..) -Requisitos de ambiente e estética -Fluxo de informação -Custo de movimentação entre as diferentes áreas de trabalho 35 Tipos de layouts: Posição fixa Por processo Por produto 36 Posição fixa Diz respeito a projetos pesados e de grandes dimensões. O projeto permanece no mesmo lugar e os operários e equipamento dirigem- se a esse lugar. Exemplos: navios, auto-estradas, pontes, casas, etc. http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://wwww.ficmg.edu.br/graduacao/engenharia_civil/foco/photo_album.2006-05-09.6073022596/curso%2520de%2520engenharia%25206/variant/medium&imgrefurl=http://wwww.ficmg.edu.br/graduacao/engenharia_civil/foco/photo_album.2006-05-09.6073022596/curso%2520de%2520engenharia%25206/view&usg=__DxeOOImUDrxwfUGkPJQO5VNaPs4=&h=360&w=480&sz=182&hl=pt-PT&start=1&um=1&tbnid=xu7wdTKJxMHB0M:&tbnh=97&tbnw=129&prev=/images%3Fq%3Dfoto%2Bconstru%25C3%25A7%25C3%25A3o%2Bpr%25C3%25A9dio%26hl%3Dpt-PT%26rlz%3D1T4TSEG_pt-PTPT346PT346%26sa%3DG%26um%3D137 Por processo (job-shop) Aplica-se a produção de baixo volume e elevada variedade. Neste tipo de processo produtivo cada produto ou pequena família de produtos tem uma diferente sequência de operações. As máquinas estão dispostas por funções (centros de trabalho). Vantagens: elevada flexibilidade Desvantagens: equipamentos generalista, dificuldades de calendarização, preparações e transporte de materiais (e todas as outras de um processo produtivo do tipo job shop) 38 Por processo (job-shop) (continuação) Uma das técnicas para planeamento em job shop consiste em dispor os centros de trabalho de modo a minimizar os custos de movimentações (de materiais ou pessoas). Os centros com maior fluxo devem ser colocados um ao lado do outro Assim: 1º Determina-se o nº de cargas a movimentar entre dois centros, durante um determinado período 2º Determina-se os custos associados a estas movimentações Minimizar custo = n=nº total de centros de trabalho i,j = centros de trabalho individuais Xij=nº de movimentos do centro i para o centro j Cij=custo de um movimento do centro i para o centro j n i n j XijCij 1 1 39 Exemplo Determinada empresa pretende organizar seis centros de trabalho de modo a minimizar custos de movimentação entre centros. Cada centro de trabalho ocupa uma área de 20x20m e o edifício possui 60m de comprimento e 40m de largura. O custo de um movimento entre centros adjacentes é de 1€ e de 2€ entre centros não adjacentes. A matriz de fluxos e a planta atual são as seguintes: 1 2 3 4 5 6 1 50 100 0 0 20 2 30 50 10 0 3 20 0 100 4 50 0 5 0 6 Centro 1 Centro 2 Centro 3 Centro 4 Centro 5 Centro 6 40 Exemplo 1º Desenhar um esquema com a sequência de movimentações: 2º Calcular custo total Custo = 50 + 200 + 40 + 30 + 50 + 10 + 40 + 100 + 50 = 570 (1 e 2) (1 e 3) (1 e 6) (2 e 3) (2 e 4) (2 e 5) (3 e 4) (3 e 6) (4 e 5) 1 2 3 4 5 6 100 50 30 100 20 10 20 50 50 41 Exemplo 3º Melhorar o layout por tentativas Custo = 50 + 100 + 20 + 60 + 50 + 10 + 40 + 100 + 50 = 480 (1 e 2) (1 e 3) (1 e 6) (2 e 3) (2 e 4) (2 e 5) (3 e 4) (3 e 6) (4 e 5) Nota: Esta é apenas uma de muitas combinações (6!=720) 4º Arranjar os centro de modo a caber no espaço disponível 2 1 3 4 5 6 30 50 100 100 20 10 20 50 50 42 Surgiram com as tecnologias de grupo. A tecnologia de grupo consiste na análise e comparação de componentes com o objetivo de agrupá-los em famílias de componentes com características comuns. A dimensão e forma dos componentes numa família deve ser semelhante para que se possa usar equipamento da mesma capacidade e do mesmo tipo. Uma célula é, assim, um conjunto de equipamento para realizar uma sequência de operações de peças pertencentes a uma família. Células de trabalho – caso particular de layout por processo 43 Células de trabalho – caso particular de layout por processo 44 Células de trabalho – caso particular de layout por processo Vantagens: • Redução das distâncias a percorrer nas movimentações entre máquinas (o que permite reduzir a dimensão do lote de produção, já que os componentes não têm que ser movimentados em grandes lotes para diluir o custo de cada movimentação); • As peças são executadas uma a uma, tornando o tempo de processamento curto e o stock de PCF baixo; • A célula pode ser compacta, uma vez que não necessita de espaço extra à volta das máquinas para reter material; • A calendarização e programação tornam-se mais simples uma vez que se fazem para cada célula, tornando as decisões de prioridades mais simples. 45 Planeamento de Células de trabalho O planeamento das células consiste na decisão de formação das células, ou seja, na determinação das máquinas que vão fazer parte de cada célula e dos produtos/componentes que vão ser produzidos em cada célula. Exemplo: Determinada empresa implementou recentemente um programa de tecnologia de grupo e pretende agora implementar células de fabrico. Os engenheiros de produção identificaram cinco componentes que parecem obedecer aos requisitos para a criação de células: lotes de produção moderados, procura estável, e características físicas comuns. Pretende-se criar células de forma a que todas as máquinas que sejam necessárias para produzir um componente estejam na célula atribuída a esse componente 46 A matriz de componentes/máquinas é a seguinte: 1 2 3 4 5 Máq A X X X Máq B X X X Máq C X X X Máq D X X Máq E X X X 1 2 3 4 5 Máq A X X X Máq D X X Máq B X X X Máq C X X X Máq E X X X 1º Reorganizar as linhas: colocar em linhas adjacentes as máquinas que são necessárias para produzir o mesmo componente 2º Reorganizar as colunas: colocar em colunas adjacentes componentes que requerem as mesmas máquinas 1 3 2 4 5 Máq A X X X Máq D X X Máq B X X X Máq C X X X Máq E X X X 47 A formação de células é a seguinte: Célula 1: Componentes 1 e 3; máquinas A e D Célula 2: Componentes 2 e 4; máquinas B, C e E O componente 5 é chamado um componente excepcional pois não pode ser produzido numa única célula. Soluções: -movimentar lotes de PCF entre células -Subcontratar a sua produção ao exterior -Produzir fora das células 1 3 2 4 5 Máq A X X X Máq D X X Máq B X X X Máq C X X X Máq E X X X 48 Layout por produto (produção repetitiva) Layout específico para produtos de elevado volume e baixa variedade. Existem dois tipos de layouts por produto: -linha de fabricação -linha de montagem O problema principal consiste em balancear o output em cada centro de trabalho da linha, de modo a que seja aproximadamente o mesmo. O objetivo é criar um fluxo contínuo, minimizando o tempo morto. Componentes 49 Layout por produto (produção repetitiva) Balanceamento da linha de montagem – exemplo: 480 minutos de trabalho produtivo diário disponível 40 unidades de produção diária Tarefa Tempo processamento Precedências A 10 - B 11 A C 5 B D 4 B E 12 A F 3 C, D G 7 F H 11 E I 3 G, H Tempo total 66 A E B D C F H G I 10 11 5 4 3 7 12 11 3 50 Layout por produto (produção repetitiva) Balanceamento da linha de montagem – exemplo: 1. Determinar tempo de ciclo Tempo de produção disponível por dia / procura ou produção diária= = 480/40=12 minutos /unidade 2. Calcular o número mínimo de centros de trabalho Tempo total tarefas / tempo ciclo = = 66/12 = 5,5 = 6 centros 3. Balancear a linha atribuindo tarefas específicas a centros de trabalho, seguindo a sequência especificada e reduzindo ao mínimo o tempo morto em cada centro 51 Layout por produto (produção repetitiva) Balanceamento da linha de montagem – exemplo: Tempo morto total = 6 minutos por ciclo Eficiência = tempo total tarefas / [(nº centros trabalho)*(tempo ciclo)] = 66/72=91,7% Centro 2 Centro 3 Centro 4 Centro 5 Centro 6 A E B D C F H G I 10 11 5 4 3 7 12 11 3 Centro 1