ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 Desenvolvimento e aplicação de método para definição da estrutura de produto de um navio tanque (SUEZMAX) com aplicação de Planejamento, Programação e Controle da Produção num estaleiro. Relatório Final 30 de novembro de 2007 Orientador Prof. Dr. Marcos Mendes de Oliveira Pinto Componentes Bruno Stupello no USP 4942349 João Stefano Luna Cardoso no USP 3730935 Valdir Lopes Anderson no USP 3309865
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PARA PCP2-Desenvolvimento e Aplicacao de Metodo Para Definicao Da Estrutura de Produto de Um Navio Tanque Suezmax Com Aplicacao de PPCP Num Estaleiro
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Desenvolvimento e aplicação de método para definição da estrutura de produto de um navio tanque (SUEZMAX) com aplicação de Planejamento, Programação e Controle da Produção num estaleiro.
Relatório Final
30 de novembro de 2007
Orientador
Prof. Dr. Marcos Mendes de Oliveira Pinto
Componentes
Bruno Stupello no USP 4942349
João Stefano Luna Cardoso no USP 3730935
Valdir Lopes Anderson no USP 3309865
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ÍNDICE DE TABELAS TABELA 1: DETALHAMENTO DO ESTALEIRO ..................................................................................................... 14 TABELA 2: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DO MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES .................................................. 21 TABELA 3: PARAMETRIZAÇÃO DO MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES ................................................................ 21 TABELA 4: POSIÇÃO DA QUEBRA DAS SEÇÕES E NÚMERO DE ANTEPARAS E REFORÇADORES POR SEÇÃO ........ 22 TABELA 5: BLOCO 1 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ................................ 25 TABELA 6: COMPARAÇÃO ENTRE TECNOLOGIA DE CORTE ................................................................................ 33 TABELA 7: GUINDASTES USADOS NAS OFICINAS ............................................................................................... 33 TABELA 8: COMPARAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS DE RECOLHIMENTO DE GRANALHA ......................................... 40 TABELA 9: QUADRO-RESUMO DOS EQUIPAMENTOS DE TRANSPORTE ............................................................... 46 TABELA 10: ATIVIDADES CONTIDAS NUMA LINHA DE PAINÉIS ......................................................................... 48 TABELA 11: COMPARATIVO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM ............................................................................ 50 TABELA 12: VELOCIDADE, RENDIMENTO E CUSTO VARIÁVEL DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM ........................ 50 TABELA 13: GEOMETRIA DA ÁREA SOLDADA POR TIPO DE CHANFRO ............................................................... 51 TABELA 14: VELOCIDADES DE SOLDA CALCULADAS RACIONALMENTE ........................................................... 51 TABELA 15: VELOCIDADE EFETIVA DE SOLDAGEM CALCULADA ...................................................................... 51 TABELA 16: ÍNDICES DE CALDEIRARIA PARA PAINÉIS E SUB-BLOCOS ............................................................... 54 TABELA 17: TEMPOS DE CALDEIRARIA PARA BLOCOS ...................................................................................... 54 TABELA 18: TEMPOS DE TRANSPORTE ............................................................................................................... 55 TABELA 19: SUB-BLOCO DO BOJO DO BLOCO 1 ................................................................................................. 55 TABELA 20: COMPRIMENTO DE SOLDA DO SUB-BLOCO DO BOJO E SEUS COMPONENTES.................................. 55 TABELA 21: VELOCIDADE DE SOLDA APLICADA AOS COMPRIMENTOS DE SOLDA CALCULADOS ...................... 56 TABELA 22: NÚMERO DE ITENS NA PARTE ESTRUTURAL DE UM NAVIO (EXEMPLO) ......................................... 94 TABELA 23: DEFINIÇÃO DOS NÍVEIS DE DEMANDA DOS ESTALEIROS ................................................................ 96 TABELA 24: MODELOS DE GESTÃO DE ESTOQUE RECOMENDADOS ................................................................... 98 TABELA 25: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – FABRICAÇÃO DE PARTES .................. 99 TABELA 26: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – FABRICAÇÃO DE PAINÉIS ................ 100 TABELA 27: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – MONTAGEM DE SUB-BLOCOS, BLOCOS
E SEÇÕES ................................................................................................................................................ 101 TABELA 28: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – EDIFICAÇÃO DO NAVIO ................... 103 TABELA 29: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – ACABAMENTO DO NAVIO ............... 104 TABELA 30: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – TODOS OS PROCESSOS .................... 105 TABELA 31: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – TODOS OS PROCESSOS PARA DEMANDA
MÉDIA..................................................................................................................................................... 114 TABELA 32: MODELOS DE EMISSÃO DE ORDENS E PROGRAMAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS - DEMANDA
MÉDIA..................................................................................................................................................... 114 TABELA 33: POSICIONAMENTO DOS ELEMENTOS COM RELAÇÃO AO LPP DE POPA ........................................ 136 TABELA 34: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS ........................................................... 139 TABELA 35: PROGRAMAÇÃO DAS ATIVIDADES DA EDIFICAÇÃO ..................................................................... 154 TABELA 36: PARTE DA ESTRUTURA ANALÍTICA DE PRODUTOS DO NAVIO PROPOSTO ..................................... 156 TABELA 37: TRANSIÇÃO ENTRE A ESTRUTURA DE PRODUTOS E O MRP ......................................................... 157 TABELA 38: PARAMETRIZAÇÃO 1 PARA O MRP – CADASTRAMENTO DE PRODUTOS ..................................... 157 TABELA 39: PARAMETRIZAÇÃO 2 PARA O MRP – CADASTRAMENTO DE RECURSOS ..................................... 157 TABELA 40: PARAMETRIZAÇÃO 3 PARA O MRP - RELACIONAMENTO ............................................................ 158 TABELA 41: PARAMETRIZAÇÃO 4 PARA O MRP - ROTEIRIZAÇÃO .................................................................. 159 TABELA 42: PARAMETRIZAÇÃO 5 PARA O MRP - LEAD TIME ......................................................................... 159 TABELA 43: PARAMETRIZAÇÃO 6 PARA O MRP - NECESSIDADE LÍQUIDA DOS BLOCOS ................................. 163 TABELA 44: ORDENS DE FABRICAÇÃO E COMPRA ........................................................................................... 165 TABELA 45: DISTRIBUIÇÃO DOS RECURSOS NO TEMPO ................................................................................... 166 TABELA 46: PEDIDOS E FORMAÇÃO DE ESTOQUE DOS 3 CENÁRIOS DE LOTEAMENTO .................................... 167 TABELA 47: ELEMENTOS LONGITUDINAIS E PESOS ......................................................................................... 188
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TABELA 48: ELEMENTOS TRANSVERSAIS E PESOS .......................................................................................... 191 TABELA 49: BLOCO 2 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ............................ 192 TABELA 50: BLOCO 3 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ............................ 193 TABELA 51: BLOCO 4 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ............................ 194 TABELA 52: BLOCO 2 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ............................ 195 A TABELA 53 FOI DESENVOLVIDA PARA FAZER O REFINAMENTO DAS SOLUÇÕES DO SOLVER. NA SEGUNDA
LINHA APRESENTAM-SE AS VARIAÇÕES NO COMPRIMENTO DA CHAPA, E NA PRIMEIRA COLUNA, AS POSSÍVEIS POSIÇÕES DE INÍCIO DA SEÇÃO 5 (CINCO). ............................................................................ 196
TABELA 54: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE – SOLVER ....................................................................................... 196 TABELA 55: CADASTRAMENTO DAS ATIVIDADES NO MS PROJECT ................................................................ 205
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ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1: FLUXOGRAMA DO TRABALHO .......................................................................................................... 10 FIGURA 2: FLUXO DE INFORMAÇÕES E DECISÕES .............................................................................................. 12 FIGURA 3: ARRANJO GERAL .............................................................................................................................. 13 FIGURA 4: SEQÜÊNCIA DE MONTAGEM .............................................................................................................. 14 FIGURA 5: ILUSTRAÇÃO DA HIPÓTESE NAVIO-CAIXA ........................................................................................ 17 FIGURA 6: DESTAQUE DO PAINEL CURVO DO SUB-BLOCO DO BOJO .................................................................. 18 FIGURA 7: EXEMPLO DO BREAKDOWN DE UMA SEÇÃO DE UM NAVIO .............................................................. 19 FIGURA 8: MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES ..................................................................................................... 21 FIGURA 9: DIVISÃO DE SEÇÃO COM ANTEPARAS E REFORÇADORES TRANSVERSAIS (SEM ESCALA) ................. 23 FIGURA 10: DETALHAMENTO DAS ESTRUTURAS TRANSVERSAIS ...................................................................... 23 FIGURA 11: DEFINIÇÃO DOS BLOCOS E SUB-BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA COM ANTEPARA TRANSVERSAL ....... 24 FIGURA 12: DEFINIÇÃO DOS BLOCOS E SUB-BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA SEM ANTEPARA TRANSVERSAL ........ 24 FIGURA 13: POSICIONAMENTO DOS PAINÉIS DO BLOCO 1 ................................................................................. 26 FIGURA 14: SUB-BLOCOS DOS BLOCOS 2, 3, 4 E 5 ............................................................................................. 27 FIGURA 15: PAINÉIS DO BLOCO 1 ...................................................................................................................... 28 FIGURA 16: FLUXOGRAMA DO MATERIAL NO ESTALEIRO ................................................................................. 30 FIGURA 17: EXEMPLO DE MÁQUINA DE PINTURA ADQUIRIDA PELO ESTALEIRO SERMETAL EM 2004 .............. 39 FIGURA 18: MÁQUINAS DE PINTURA AIRLESS EM DIVERSAS CONFIGURAÇÕES .................................................. 39 FIGURA 19: MÁQUINA TRICOMPONENTE E UNIDADE DE PREPARAÇÃO DA TINTA ............................................. 40 FIGURA 20: COMPONENTES DE UMA CABINE DE PINTURA MANUAL ................................................................. 41 FIGURA 21: CABINES DE JATEAMENTO AUTOMÁTICO (E) E MANUAL (D) .......................................................... 42 FIGURA 22: PÓRTICO E PONTE ROLANTE ........................................................................................................... 43 FIGURA 23: PONTE ROLANTE COM VIGA SIMPLES (A) E VIGA DUPLA (B) .......................................................... 43 FIGURA 24: CONTROLE REMOTO E BOTOEIRA ................................................................................................... 44 FIGURA 25: LINHA DE PAINÉIS PLANOS ............................................................................................................. 49 FIGURA 26: LINHA DE PAINÉIS CURVOS............................................................................................................. 49 FIGURA 27: ILUSTRAÇÃO DAS VELOCIDADES UTILIZADAS NO CÁLCULO DOS LEAD-TIMES ............................... 52 FIGURA 28: APLICAÇÃO DO MÉTODO DE CÁLCULO DOS TEMPOS DE PROCESSOS PARA O SUB-BLOCO DO BOJO 57 FIGURA 29: HIERARQUIA DE PLANEJAMENTO E PAPEL DO PPCPE ................................................................... 63 FIGURA 30: CARACTERÍSTICAS DOS MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM PROCESSOS DE MANUFATURA
................................................................................................................................................................. 65 FIGURA 31: COMPARAÇÃO DOS MODELOS DE SISTEMA DE PRODUÇÃO ............................................................ 66 FIGURA 32: COMPARAÇÃO DOS MODELOS DE GERENCIAMENTO DE ESTOQUES ................................................ 69 FIGURA 33: ESQUEMA DE MODELO DE PLANEJAMENTO AGREGADO DE PRODUÇÃO E ESTOQUES ..................... 73 FIGURA 34: EXEMPLO DE MODELAGEM DE PROGRAMAÇÃO LINEAR (VARIÁVEIS DE DECISÃO, DADOS E FUNÇÃO
OBJETIVO) ................................................................................................................................................ 73 FIGURA 35: EXEMPLO DE MODELAGEM DE PROGRAMAÇÃO LINEAR (RESTRIÇÕES) .......................................... 74 FIGURA 36: ESQUEMA DE MODELO DE PLANEJAMENTO TÁTICO DE PROJETOS ................................................. 76 FIGURA 37: EXEMPLO DE DIAGRAMA DE REDE PERT ....................................................................................... 77 FIGURA 38: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL .................................................................................... 79 FIGURA 39: CARACTERÍSTICAS E EVOLUÇÃO DO MRP AO MRP II ................................................................... 81 FIGURA 40: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO POR PROJETOS) ...................................... 82 FIGURA 41: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO CONTÍNUA, PROCESSOS CONTÍNUOS) .... 83 FIGURA 42: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO CONTÍNUA, PROCESSOS DISCRETOS) ..... 83 FIGURA 43: EXEMPLO DE UM JOB-SHOP (FABRICAÇÃO DE PEÇAS DE METAL)................................................... 85 FIGURA 44: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO INTERMITENTE REPETITIVA) ................. 86 FIGURA 45: CLASSIFICAÇÃO DOS MODELOS DE SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA DE PROGRAMAÇÃO DA
PRODUÇÃO ............................................................................................................................................... 88 FIGURA 46: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO INTERMITENTE SOB ENCOMENDA) ........ 89 FIGURA 47: FRAMEWORK DE COMPREENSÃO GERAL DO PROBLEMA DE PPCPE ............................................... 90 FIGURA 48: EXEMPLO DE ESTRUTURA DE PRODUTO DE UM NAVIO PARA UM BLOCO DA CASA-DE-MÁQUINAS
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FIGURA 49: EXEMPLO DE ESTRUTURA DE PRODUTO DE UM NAVIO PARA UM BLOCO DA SEÇÃO DE TANQUES (FIRST MARINE INTERNATIONAL) ............................................................................................................... 93
FIGURA 50: FLUXOGRAMA GERAL DO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DE UM NAVIO ........................................... 95 FIGURA 51: ESQUEMA DO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DE UM ESTALEIRO ....................................................... 96 FIGURA 52: EXEMPLO DE LINHA DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS PLANOS (FIRST MARINE INTERNATIONAL) ......... 99 FIGURA 53: EXEMPLO DE LINHA DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS PLANOS (FIRST MARINE INTERNATIONAL) ....... 102 FIGURA 54: ESQUEMA DA CONFIGURAÇÃO LÓGICA DE UM ESTALEIRO PARA DEMANDA MÉDIA .................... 113 FIGURA 55: DISTRIBUIÇÃO DO MERCADO DE SOFTWARES DE PROGRAMAÇÃO E GERENCIAMENTO DE PROJETOS
............................................................................................................................................................... 121 FIGURA 56: CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOFTWARES DE PROGRAMAÇÃO E GERENCIAMENTO DE
PROJETOS ............................................................................................................................................... 122 FIGURA 57: METODOLOGIA APLICADA ............................................................................................................ 131 FIGURA 58: RECURSOS CONSIDERADOS NO ESTALEIRO MODELO .................................................................... 134 FIGURA 59: DIVISÃO DO NAVIO EM SEÇÕES .................................................................................................... 136 FIGURA 60: DIVISÃO EM BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA COM ANTEPARA LONGITUDINAL.................................. 137 FIGURA 61: PRECEDÊNCIA DOS BLOCOS NA MONTAGEM DA SEÇÃO ............................................................... 137 FIGURA 62: EXEMPLO DO CÓDIGO ELABORADO .............................................................................................. 138 FIGURA 63: ENTRADA 1 PARA O PROJECT - CADASTRAMENTO ...................................................................... 142 FIGURA 64: ENTRADA 1 PARA O PROJECT – CADASTRAMENTO (ATIVIDADES MACRO) .................................. 143 FIGURA 65: ENTRADA 2 PARA O PROJECT – DETALHES DA UTILIZAÇÃO DOS RECURSOS ............................... 145 FIGURA 66: ENTRADA 3 PARA O PROJECT – CALENDÁRIO .............................................................................. 146 FIGURA 67: DIAGRAMA DE REDE PARA O PROJETO - DESNIVELADO ............................................................... 147 FIGURA 68: TRECHO DOS CÁLCULOS DE FOLGA LIVRE E TOTAL DO PROJETO - DESNIVELADO ....................... 148 FIGURA 69: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (ATIVIDADES MACROS) - DESNIVELADO ................................. 149 FIGURA 70: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (DETALHADO) - DESNIVELADO ................................................ 149 FIGURA 71: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - DESNIVELADO ....................................................... 150 FIGURA 72: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - NIVELADO SEM ALTERAÇÃO DA DATA FINAL ....... 151 FIGURA 73: DIAGRAMA DE REDE PARA O PROJETO - NIVELADO ..................................................................... 152 GIGURA 74: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (ATIVIDADES MACROS) - NIVELADO ........................................ 152 FIGURA 75: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (DETALHADO) - NIVELADO ...................................................... 153 FIGURA 76: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - NIVELADO ............................................................. 153 FIGURA 77: COMPARAÇÃO DO ESPAÇAMENTO DE PEDIDOS PARA A LINHA DE PAINÉIS PLANOS ..................... 161 FIGURA 78: TRÊS CENÁRIOS DAS HORAS NECESSÁRIAS PARA A MÁQUINA DE CORTE .................................... 169 FIGURA 79: SEQÜENCIAMENTO DE EDIFICAÇÃO DO ESTALEIRO ..................................................................... 171 FIGURA 80: DEMANDA DE MÁQUINA DE CORTE .............................................................................................. 172 FIGURA 81: DEMANDA DE MÁQUINA DE CORTE FILTRADO ............................................................................. 173 FIGURA 82: CUSTO ASSOCIADO PARA MÁQUINA DE CORTE ............................................................................ 173 FIGURA 83: QUANTIDADE DE MÁQUINA DE CORTE SUGERIDA ........................................................................ 174 FIGURA 84: CUSTO ASSOCIADO PARA CABINE DE JATEAMENTO ..................................................................... 175 FIGURA 85: QUANTIDADE DE CABINE DE JATEAMENTO SUGERIDA ................................................................. 175 FIGURA 86: QUANTIDADE DE PINTURA DE PINTURA SUGERIDA ...................................................................... 176 FIGURA 87: CUSTO ASSOCIADO PARA CABINE DE JATEAMENTO ..................................................................... 176 FIGURA 88: QUANTIDADE DE CABINE DE JATEAMENTO SUGERIDA ................................................................. 177 FIGURA 89: CUSTO ASSOCIADO PARA LINHA DE PAINÉIS CURVOS .................................................................. 177 FIGURA 90: QUANTIDADE DE LINHA DE PAINÉIS CURVOS SUGERIDA .............................................................. 178 FIGURA 91: CUSTO ASSOCIADO PARA PONTE ROLANTE .................................................................................. 178 FIGURA 92: QUANTIDADE DE PONTE ROLANTE SUGERIDA .............................................................................. 179 FIGURA 93: CUSTO ASSOCIADO PARA GUINDASTE .......................................................................................... 179 FIGURA 94: CUSTO ASSOCIADO PARA CALDEIREIRO ....................................................................................... 180 FIGURA 95: QUANTIDADE DE CALDEIREIRO SUGERIDA ................................................................................... 180 FIGURA 96: CUSTO ASSOCIADO PARA SOLDADOR ........................................................................................... 181 FIGURA 97: QUANTIDADE DE SOLDADOR SUGERIDA ....................................................................................... 181 FIGURA 98: RESUMO DA ESTIMATIVA DE RECURSOS NAS OFICINAS ............................................................... 182
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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 9
PARTE I. METODOLOGIA PARA DEFINIÇÃO DE ESTRUTURA DE PRODUTO PARA UM NAVIO 11
1. OBJETIVO 11 2. DESCRIÇÃO DA EMBARCAÇÃO E DO ESTALEIRO MODELO 12
2.1. Breve caracterização do navio considerado 12 2.2. Estaleiro modelo 13
3. METODOLOGIA DESENVOLVIDA PARA O BREAKDOWN 15 3.1. Hipóteses Adotadas 15
3.1.1. H1: Estruturas consideradas 15 3.1.2. H2: Mercado Fornecedor 15 3.1.3. H3: Extrapolação da Seção mestra para o Navio inteiro. 16 3.1.4. H4: Comprimento da Seção, Anteparas e Reforçadores transversais 18 3.1.5. H5: Capacidade de Içamento 18
3.2. “Quebra” do Navio 19 3.2.1. Definição das Seções 20 3.2.2. Definição dos Blocos e Sub-Blocos 23 3.2.3. Definição dos Painéis 27 3.2.4. Definição das Chapas e Reforçadores 28
4. ANÁLISE DOS RECURSOS PARA A CONSTRUÇÃO 29 4.1. Processos 29 4.2. Equipamentos 31
4.2.1. Informações extraídas da bibliografia consultada 31 4.2.2. Informações de catálogos de fornecedores 34 4.2.3. Entrevistas 34
4.3. Principais aprendizados 37 4.3.1. Jateamento e pintura 38 4.3.2. Transporte 42 4.3.3. Solda 46 4.3.4. Automação da Linha de Painéis 47 4.3.5. Cálculo racional da velocidade de solda 49
5. CÁLCULOS DOS LEAD TIMES E DE UTILIZAÇÃO DE MÃO DE OBRA 52 5.1. Cálculo dos tempos de processo 52
5.1.1. Exemplo de cálculo de lead time para um sub-bloco 55 5.2. Definição da capacidade de trabalho 57
6. SÍNTESE DOS RESULTADOS 59
PARTE II. PLANEJAMENTO, PROGRAMAÇÃO E CONTROLE DA PRODUÇÃO E ESTOQUES NA CONSTRUÇÃO NAVAL 60
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7. INTRODUÇÃO AO PPCPE 60 8. ESTRUTURA GERAL DO PROBLEMA DE PPCPE 62
8.1. Planejamento estratégico global e das funções da empresa 63 8.1.1. Sistemas de informação transacionais para auxílio à decisão 69
8.2. Planejamento tático 70 8.2.1. Planejamento agregado da produção e estoques 72 8.2.2. Produção por projetos 74
8.3. Planejamento operacional 78 8.3.1. Emissão de ordens com o Master Production Schedule (MRP) 80 8.3.2. Modelagem em sistemas de produção por projetos 82 8.3.3. Modelagem em sistemas de produção contínua 82 8.3.4. Modelagem em sistemas de produção intermitente repetitiva 84 8.3.5. Modelagem em sistemas de produção intermitente sob encomenda 89
8.4. Framework de compreensão do problema geral 89 9. CARACTERÍSTICAS DE NAVIOS E ESTALEIROS RELEVANTES PARA O PPCPE 91
9.1. Estrutura de produto de um navio 91 9.2. Caracterização das etapas do processo de construção 94
9.2.1. Síntese: sistemas de produção associados às etapas do processo produtivo do estaleiro, por nível de demanda 104
10. ESTRATÉGIA E OBJETIVOS DA OPERAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS 105 10.1. Estratégia competitiva 106 10.2. Objetivos e estratégia da operação 108
11. MODELAGEM PARA PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS 112
11.1. Planejamento tático 113 11.2. Planejamento operacional 114 11.3. Controle da produção e estoques 117
12. ANÁLISE DE FERRAMENTAS DE PPCPE 118 12.1. Softwares de gerenciamento de projetos 118
12.1.1. Importância para as empresas 118 12.1.2. Distribuição do mercado 120 12.1.3. Comparativo dos principais softwares 122 12.1.4. Recomendações para a indústria naval 124
12.2. Softwares de Master Production Schedule (MRP) integrados a Enterprise Resources Planning (ERP) 126
13. ORIENTAÇÕES GERAIS PARA A INDÚSTRIA DE CONSTRUÇÃO NAVAL BRASILEIRA 128 13.1. Orientações gerais para os estaleiros (independente do nível de demanda) 129 13.2. Medidas de adaptação do PPCPE de estaleiros com demanda pequena para o incremento de demanda (até equivalente a 3 navios ou mais de médio/grande porte em 12 a 18 meses) 130
PARTE III. APLICAÇÃO E ANÁLISE DE UM PROTÓTIPO DE SISTEMA DE PLANEJAMENTO OPERACIONAL DE UM ESTALEIRO 131
14. OBJETIVOS 131
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15. PREMISSAS E DEFINIÇÕES BÁSICAS 132 15.1. Definição do estaleiro 133 15.2. Definição da embarcação 135
15.2.1. Divisão do navio em seções e blocos 135 15.3. Definição dos processos de fabricação adotados 139
16. PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO DA EDIFICAÇÃO 139 16.1. Elaboração dos parâmetros de entrada para o MS Project 140
16.1.1. Cadastramento das atividades e dos recursos 140 16.1.2. Utilização dos recursos 143 16.1.3. Restrições de datas 145
16.2. Aplicação do software 146 17. PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO DAS OFICINAS 155
17.1. Elaboração dos parâmetros de entrada para o MRP 155 17.1.1. Cadastramento dos produtos utilizados 157 17.1.2. Cadastramento dos recursos utilizados 157 17.1.3. Estrutura de produtos 158 17.1.4. Roteirização dos processos 158 17.1.5. Lead time de fabricação e compra 159 17.1.6. Estoque inicial e política de formação de lotes 160 17.1.7. Datas de utilização dos blocos no dique 160
17.2. Aplicação da ferramenta 164 17.2.1. Formação dos pedidos em lotes 166
17.3. Definição da quantidade de recurso aplicada 170 17.3.1. Metodologia 170 17.3.2. Cabine de jateameto 175 17.3.3. Cabine de pintura 175 17.3.4. Máquina de corte 176 17.3.5. Linha de painéis planos 176 17.3.6. Linha de painéis curvos 177 17.3.7. Ponte rolante 178 17.3.8. Guindaste 179 17.3.9. Caldeireiro 180 17.3.10. Soldador 181
18. SÍNTESE DOS RESULTADOS 181
CONCLUSÃO GERAL 183
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 185
ANEXO 188
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9
Introdução
O objetivo deste trabalho é estudar a gestão da construção naval do ponto de vista
operacional das oficinas de um estaleiro, compreendendo os equipamentos necessários
para a fabricação, a forma como se aborda o trabalho e a busca por mecanismos de
otimização utilização dos recursos.
A abordagem deste problema é conhecida por PPCPE - Programação, Planejamento e
Controle da Produção e Estoques – e trata-se de um problema suficientemente
complicado para merecer muita atenção e tomar muitas horas de trabalho na indústria,
especialmente nos estaleiros, que agregam uma imensa quantidade de recursos e ativos.
O sucesso na prática do PPCPE é essencial para garantir a lucratividade e mesmo a
sobrevivência de um estaleiro, pois dele depende o cumprimento de prazos, fundamental
para a credibilidade no mercado naval.
Para alcançar este objetivo, propôs-se uma revisão bibliográfica dos conceitos de PPCPE
(concentrados na Parte I e Parte II) e sua aplicação em um caso real (Parte III) – a
programação da construção de um navio. Foi necessário para prover a capacitação do
grupo cursos de softwares de programação e entrevistas com estaleiros, projetistas e
fornecedores.
A obtenção do projeto do navio a ser programado também demandou grande esforço,
sendo conseguido graças à influência e participação ativa do orientador Prof. Dr. Marcos
M. Pinto. O passo seguinte foi a busca por uma metodologia que possibilitasse a obtenção
dos itens a serem construídos. Neste ponto, descobriu-se que não há um método
suficientemente generalista que possa ser aplicado a todos os navios. Era essencial
mergulhar no problema, definir premissas que permitissem obter uma divisão do navio
em partes num nível de detalhamento adequado para mostrar a dificuldade da
programação da produção, sem tornar a quantidade de trabalho exagerada para a
finalidade do projeto.
A Figura 1 sintetiza o Framework aplicado nessa etapa. Basicamente foram necessárias as
características do navio, do estaleiro e da matéria-prima, neste trabalho limitado ao aço.
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Figura 1: Fluxograma do Trabalho
Junto à adoção de algumas premissas, principalmente relacionadas ao estaleiro usado
como modelo, verificou-se a necessidade de estudar os processos mais relevantes e os
equipamentos requisitados para realizar tais funções, problema este abordado através de
nova pesquisa bibliográfica, entrevistas com fabricantes de equipamentos e profissionais
de estaleiros visitados.
Pôde-se então definir índices de produtividade nos processos envolvidos que foram
utilizados para calcular a quantidade de trabalho envolvida na construção de cada item do
navio.
Os índices e os métodos construtivos foram roteirizados e parametrizados no modelo
desenvolvido pelo grupo, para que se pudesse alcançar a programação das atividades do
estaleiro, meta desse trabalho.
A elaboração desse modelo contou novamente com a ajuda do orientador Marcos Pinto e
do Prof. Dr. Miguel C. Santoro, do Departamento de Engenharia de Produção da USP.
Interligando ferramentas desenvolvidas em Matlab, VBA e MS Project, a metodologia
para aplicação é constituída de três grandes etapas: programação de projetos, cronograma
das atividades intermitentes e avaliação da capacidade de recurso disponível. A
programação do estaleiro só é alcançada quando as três etapas convergirem, como será
visto adiante.
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Parte I. Metodologia para definição de estrutura de produto para um navio
1. Objetivo
O escopo desta seção contempla o desenvolvimento do Product Work Breakdown
Structure (Estrutura analítica de Produto) de um navio, que constitui o primeiro esforço
do departamento de planejamento de um estaleiro para programar a produção.
Inicialmente, o assunto foi pesquisado na literatura e junto a especialistas, mas existem
poucas indicações empíricas de como fazer a quebra do navio e a equipe não encontrou
nenhum trabalho que formalizasse uma metodologia suficientemente detalhada de como
realizar essa atividade. Por isso optou-se por desenvolver a sistemática detalhada neste
documento. O estudo é teórico, à priori, podendo ser aplicado a qualquer navio e
estaleiro, alterando-se para isso alguns parâmetros de entrada.
A partir de um projeto estrutural da seção mestra de um Suezmax e baseando-se nas
instalações de um estaleiro hipotético com porte típico da indústria naval brasileira,
realizou-se a quebra desde a divisão em seções até a lista de material a ser comprada. A
metodologia apresentada aqui foi desenvolvida pelo grupo e pode ser útil a estaleiros que
desejem planejar e programar a construção utilizando-se de um método científico apoiado
em heurísticas otimizantes. Atualmente, observou-se que no país esse processo depende
exclusivamente da longa experiência dos engenheiros responsáveis e em alguns casos de
metodologias importadas o que oferece pouca flexibilidade usuário.
Posteriormente foi feito um estudo teórico do problema de PPCPE (Planejamento e
Programação da Produção e Estoques) e desenvolveu-se uma ferramenta para auxiliar os
estaleiros nessa função.
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Figura 2: Fluxo de informações e decisões
2. Descrição da Embarcação e do Estaleiro Modelo
2.1. Breve caracterização do navio considerado O navio escolhido para o desenvolvimento do presente estudo é do tipo Suezmax,
semelhante àqueles licitados pela Transpetro. As considerações feitas no decorrer deste
documento são baseadas em um projeto da seção mestra da embarcação disponibilizado
pela Kromav Engenharia. As principais dimensões do navio são as seguintes:
Lpp = 245,4 m;
Lwl = 250,7 m;
Boca = 48,3 m;
Pontal = 25,16 m;
Calado = 16,76 m;
DWT = 132.000 t;
Onde Lpp, Lwl e DWT são, respectivamente, comprimento entre perpendiculares,
comprimento na linha d’água e dead weight (capacidade de carga de um navio).
Além disso, o navio contém duplo casco, sendo, 3,75 m correspondentes ao duplo costado
e 3,30 m ao duplo fundo. O espaçamento longitudinal médio entre anteparas transversais
foi estimado em 24 metros e entre os reforçadores transversais em 5,2 metros.
O arranjo geral da embarcação está apresentado na Figura 3, extraída de um dos desenhos
do projeto.
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Figura 3: Arranjo Geral
2.2. Estaleiro modelo Para que a análise proposta fosse possível, fez-se necessária a limitação dos recursos
disponíveis para a construção do navio descrito anteriormente. Dessa forma, definiu-se
um estaleiro modelo tomando como base conversa com especialistas do setor e os
maiores e mais importantes estaleiros do país na época da expansão propiciada pelo II
Plano de Construção Naval do governo brasileiro.
Assumiu-se que, dentro do estaleiro, a matéria prima seguiria o fluxo apresentado pela
Figura 4. Nela observa-se também um layout ideal para a área das oficinas.
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Figura 4: Seqüência de montagem
A estrutura do navio foi então repartida em seções e, por sua vez, em blocos. Tal divisão
foi feita de acordo com a capacidade de içamento do estaleiro, que consta na Tabela 1.
As dimensões do dique 1 foram assumidas iguais ao do estaleiro Sermetal, dique esse
considerado o maior da América Latina e único capaz de suportar a edificação de um
navio do tipo VLCC. Tabela 1: Detalhamento do estaleiro
Dados do Estaleiro L 350 Dimensões Dique 1 (m) B 65 H 8 L 155 Dimensões Dique 2 (m) B 25 H 7 300 200 Guindastes 100
Capacidade de 2 x 40 2 x 20 2 x 50 30
Içamento ( ton ) Ponte Rolante 3 x 10 2 x 7,5 50 25 Pórtico 2 x 5 2
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3. Metodologia desenvolvida para o Breakdown
Nessa etapa de trabalho serão descritos todos os passos seguidos para escolha de
determinação das chapas e reforçadores usados na construção desse navio.
3.1. Hipóteses Adotadas Devido à dificuldade de encontrar informações precisas e detalhadas sobre os
equipamentos de um estaleiro, foram assumidas algumas hipóteses simplificadoras no que
tangem tanto ao mercado fornecedor quanto à definição da capacidade de içamento no
estaleiro modelo. Essas hipóteses estão descritas a seguir.
3.1.1. H1: Estruturas consideradas
Um navio é formado basicamente por chapas de aço, perfis e sistemas. Os sistemas são
conjuntos de equipamentos que fazem parte do outfitting na fase construtiva. A evolução
mostrou que muitos estaleiros para diminuir o tempo no cais de acabamento, fazem o pré-
outfitting, ou seja, instalam esses sistemas na fase de construção dos blocos, antes do
lançamento do navio.
Apesar da técnica consagrada, somente as estruturas em aço foram consideradas, não
considerando para os cálculos nenhum outfitting. Logo todos os itens que foram
desconsiderados nessa etapa, deverão ser adicionados no cais de acabamento. Todas as
estruturas longitudinais e transversais estão respectivamente nas tabelas dos anexos
A1.1.1 e 0.
3.1.2. H2: Mercado Fornecedor
Como explicado no item anterior, os fornecedores de maior relevância para esse estudo,
são os fornecedores de aço, ou seja, as siderúrgicas.
Considerando o mercado brasileiro, identificou-se como único fornecedor de chapa
grossa, chapas para construção naval, o sistema USIMINAS/COSIPA, que atende as
normas das principais sociedades classificadoras. Essas chapas possuem as dimensões e
características descritas abaixo.
Aços de média e alta resistência, divididos em três grupos de limite de
escoamento, onde o limite de escoamento garantido varia de 235MPa até 355MPa,
e 4 grupos para exigência de tenacidade;
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Dimensões:
o Comprimento: 12 m;
o Largura: 3 m;
o Existem várias espessuras, mas foram consideradas as espessuras
Para melhor entendimento da Tabela 5, segue a Figura 13, com o posicionamento de cada
painel determinado.
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Figura 13: Posicionamento dos painéis do bloco 1
Com os blocos determinados, a quebra em sub-blocos foi feita de acordo com as
estruturas pertencentes a cada bloco. No caso do bloco 1, os sub-blocos duplo fundo, bojo
e antepara transversal (caso exista na seção) formam o bloco. A metodologia usada foi a
mesma para todos os blocos, mas nessa tabela só está presente o bloco 1. Os demais
blocos estão no anexo A1.
Os sub-blocos são a união de dois ou mais painéis ocorrendo dentro das oficinas. Para o
bloco 1 já foram especificados os sub-blocos. Para o bloco 2, tem-se, antepara transversal,
antepara longitudinal, duplo fundo e bojo. Para o bloco 3, antepara transversal, antepara
longitudinal e convés e para os blocos 4 e 5, antepara transversal, costado e convés. Sub-
blocos esses mostrados na Figura 14.
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Figura 14: Sub-blocos dos blocos 2, 3, 4 e 5
Os sub-blocos de antepara transversal só aparecem nas seções em que existe antepara
transversal, ou seja, seções 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 e 20, como mostrado na Tabela
4 e Figura 9.
3.2.3. Definição dos Painéis
Visto que a maior parte dos painéis desse navio é de painéis planos e que estes serão
fabricados em panel lines, a definição do máximo tamanho desses depende da capacidade
das linhas.
Verificou-se a existência de diversos padrões no mercado: 12 x 12 m, 16 x 16 m e 18 x 18
m. Uma variação dessas dimensões foi usada, sempre buscando minimizar a perda de
material. Já nos painéis curvos, as dimensões foram limitadas pelo peso e pelas chapas
existentes.
Existem ainda os micro painéis, que são estruturas usadas para complementar os painéis
maiores na formação do sub-bloco. Nesse trabalho eles foram considerados sem essa
distinção para que a fabricação fosse feita na linha de painéis automatizados.
Para exemplificar a divisão por painéis, na tabela 4, quarta coluna, cada painel foi
numerado e identificado na figura abaixo.
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Figura 15: Painéis do Bloco 1
3.2.4. Definição das Chapas e Reforçadores
Com todos os outros itens determinados, a listagem de chapas e reforçadores passa a ser
uma simples, porém trabalhosa, contagem de peças. Essa listagem para o bloco 1 se
encontra na tabela 4 e para os demais blocos no anexo A1.
Somente ao chegar a esse nível de detalhe podemos calcular os pesos totais e determinar
assim a configuração final dos blocos. Sendo assim, o processo é iterativo, à medida que
se define previamente um bloco, com base nos itens já descritos, finalizando com a
verificação da possibilidade construtiva no estaleiro pelo critério peso.
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4. Análise dos recursos para a construção
Para maximizar a produtividade do estaleiro deve-se obter a maior sincronia possível
entre os elos da cadeia de produção, e isso é feito garantindo-se que a produtividade e a
capacidade de cada equipamento sejam adequadas às necessidades da oficina à qual ele
pertence. Para evitar investimento desnecessário não deve haver ociosidade por excesso
de capacidade, a menos que ela seja exigida para atender a picos de produção.
Para fazer a quebra no navio em blocos considerou-se uma capacidade de içamento
semelhante àquela instalada num grande estaleiro brasileiro, para garantir que o estudo
fosse condizente com as possibilidades de um estaleiro brasileiro. A partir daí, entretanto,
deixou-se de lado a capacidade dos equipamentos instalados no estaleiro e passou-se a
olhar para os equipamentos disponíveis no mercado e que fornecessem as melhores
condições de produção desde que esses se aplicassem como solução viável ao estaleiro
modelo em questão.
As alternativas de equipamentos para cada atividade foram obtidas das mais diversas
fontes: na bibliografia consultada, nas visitas a feiras nacionais e internacionais de
fabricantes de equipamento, nas visitas a estaleiros e num longo trabalho de entrevista dos
fornecedores nacionais.
A mão de obra associada a cada equipamento foi também um item sempre considerado,
principalmente no se refere às suas conseqüências em custo, qualidade e produtividade do
processo.
Os resultados dessa pesquisa de equipamentos e fornecedores, bem como os principais
aprendizados a respeito de cada setor, estão descritos a seguir e balizaram as análises de
produtividade e a comparação entre processos manuais e automáticos.
4.1. Processos Os processos do estaleiro, conforme a definição adotada pelo grupo, estão explícitos no fluxograma a seguir, que resume o fluxo do material através das oficinas.
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Figura 16: Fluxograma do material no estaleiro No fluxograma foi dada ênfase à produção da estrutura do navio, ou seja, procurou-se
definir a seqüência de processos sofridos pela chapa de aço, desde o momento que chega
ao estaleiro até sua instalação no casco do navio como parte de um bloco.
Essa preocupação justifica-se porque, na construção de um navio tanque, como o
Suezmax objeto desse estudo de PPCPE, a construção da estrutura é a tarefa mais
demorada e que contém a maior quantidade de trabalho no navio.
No caso de outros navios, entretanto, a construção do casco pode não ser tão relevante
perante as demais atividades, em especial acabamento e outfitting. Este é o caso de navios
especializados, como gaseiros, navios de apoio offshore, navios militares, etc.
Falando ainda sobre o fluxograma, nele estão destacadas as atividades principais:
Recepção e Preparação, Marcação de Corte, Pré-fabricação de tubos, e assim por diante
até a Entrega do navio.
Além dessas atividades, estão descritas outras num nível mais detalhado. Na etapa
“Recepção e Preparação”, por exemplo, há outras atividades agregadas: recepção das
chapas e perfis, armazenagem no pátio de chapas e perfis, tratamento das chapas e até
transporte até a oficina que os requisitar.
•Solda•Conformação
•Guindaste leve, máquinas de solda e tratamento de tubos
Recepção e preparação
Marcação e corte
Painéis 2D
Painéis 3DJunção 3D Edificação Lançamento
Acabamento e outfitting
Inspeção e teste
Entrega
Pré-fabricação de tubos
Pré-outfitting
Jateamento e pintura
•Ativ
idad
e•R
ecur
sos
•Recepção da chapa•Armazenagem•Tratamento•Transporte ou armazenagem
•Pórtico / ponte•Pátio•Linha de tratamento de chapas
•Transporte da chapa•Corte da chapa•Marcação das partes
•Ponte rolante•Máquina de corte (plasma)
•Transporte das partes•Alinhamento das peças•Conformação (se necessário)•Solda
Automação: manual (soldador conduz a tocha), semi-automático (soldador
comanda o processo, mas não conduz a tocha) e automático (robô);
Posição da solda e tipo de chanfro;
Experiência do soldador;
Grau de exigência: número de inspeções por metro de solda. O grau de exigência
na construção Naval é menor do que no ramo offshore.
No Brasil não é costume que o soldador se encarregue de suprir o equipamento de
insumos, por isso as equipes geralmente incluem um ajudante para prover os recursos ao
soldador. Essa cultura pode ser mudada, pois no exterior a mão de obra está habituada a
ter maior versatilidade, principalmente nos processos semi-automáticos, nos quais o
soldador não conduz a tocha depois de programar o caminho de soldagem.
A vantagem de se automatizar o processo de soldagem é a grande diferença de
rendimento, já o processo é crítico para o operador, que fica exposto a altas temperatura e
condições ambientais quase sempre desfavoráveis. Dessa forma, o tempo que ele
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consegue operar sem interrupções é muito menor do que o tempo que uma máquina
opera, mesmo que esta esteja exposta a condições ainda mais extremas.
A automação de solda esbarra na dificuldade das restrições que ela impõe: os vãos
soldados precisam ser uniformes (diferença menor que 3 mm), o que não é fácil com as
dimensões das chapas usadas na construção naval.
Para se ter uma idéia dos custos envolvidos, a IGM (www.igmusa.com) fornece um robô
de solda que custa entre R$750 mil e R$800 mil. Esse valor é relativamente baixo, não
inviabilizando assim o investimento.
No caso da OSW (One Side Welding) é preciso impor uma pré-deformação à região
soldada, pois o calor transmitido à chapa neste processo é muito grande. Especialmente
na soldagem do tipo TIG, que exige correntes entre 400 e 600A e gera um grande
aquecimento nas chapas.
Além disso, existe a possibilidade de haver escoamento do material em fusão durante o
OSW. Uma maneira de evitá-lo é usar “tajuntas”, anteparas de material cerâmico ou
metálico presas do lado oposto à solda. No estaleiro Verolme, nos anos 80, era usada a
“tajunta” de alumina. Hoje não se sabe se este artifício ainda é usado.
Numa visita ao estaleiro Wilson, Sons foram obtidos alguns valores típicos para
velocidades de solda MAG tubular, com ampla utilização nos estaleiros. Os principais
índices seriam:
Semi-automática: 1,2 m/min ou 72 m/h, considerando que o robô solda os dois
lados (de um perfil, por exemplo) a 0,6 m/min. Dado da oficina de micro-painéis
do estaleiro.
Semi-automática na oficina de painéis planos: 0,35 m/min ou 21 m/h;
Manual plana, da oficina de blocos: 7,5 m/h;
Manual vertical, da oficina de blocos: 2,5 m/h.
Convém ressaltar que esses valores são obtidos na solda de chapas finas, de até 12
milímetros, utilizadas nesse estaleiro. Para a solda de chapas mais grossas, de até 21
milímetros como as utilizadas na construção de petroleiros, estes valores são
significativamente menores.
4.3.4. Automação da Linha de Painéis Duas empresas possibilitaram o contato com os fabricantes de linhas de painéis
automáticas:
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Kortechnik – representante da Messer, empresa alemã.
Esab – representante da PEMA.
Os contatos com estas empresas avançaram pouco até o momento. O que se pode extrair
da literatura são algumas questões básicas sobre linhas de painéis. Por exemplo, alguns
requisitos da linha:
As chapas e perfis devem ser fornecidos limpos e pintados.
A oficina capacitada a executar soldas de topo e de filete.
As chapas são unidas e os perfis transversais e longitudinais posicionados.
Os perfis deverão estar preparados para a soldagem.
Os perfis de alma maior deverão ser fornecidos com os recortes para encaixe
sobre os perfis de alma menor.
A seqüência de atividades que ocorrem numa linha de painéis são as seguintes:
Tabela 10: Atividades contidas numa linha de painéis
N Operação Equipamentos 1 Receber as chapas tratadas Ponte rolante com eletro-imã 2 Cortar. (retilíneo) Oxi-corte, controlado por CNC 3 Preparar chanfros nas chapas Esmeril manual 4 Transportar para setor de solda Ponte rolante, gantry ou caminho de roletes. 5 Ajustar chapas para soldagem Dispositivos para posicionamento 6 Soldar as chapas (topo) Equipamento semi-automático 7 Inspecionar o cordão de solda Conforme o tipo de inspeção 8 Transportar para setor de perfis 1 Ponte rolante, gantry ou caminho de roletes 9 Posicionar o perfil menor Dispositivos para posicionamento 10 Pontear os perfis na chapa Equipamento de solda manual 11 Soldar os perfis na chapa Equipamento semi-automático 12 Inspecionar o cordão de solda Conforme o tipo de inspeção 13 Transportar para setor de perfis 2 Ponte rolante, gantry ou caminho de roletes 14 Posicionar os perfis maiores Dispositivos para posicionamento 15 Pontear os perfis na chapa Equipamento de solda manual 16 Soldar os perfis na chapa Equipamento semi-automático ou manual 17 Inspecionar o cordão de solda Conforme o tipo de inspeção 18 Verificar distorção no painel Gabarito 19 Identificar e expedir Ponte rolante e carro de transporte
O layout da linha de painéis, o transporte ao longo da linha e os equipamentos envolvidos
são bastante variáveis. Um exemplo dessa disposição pode ser vista nas figuras a seguir.
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Figura 25: Linha de painéis planos
Figura 26: Linha de painéis curvos
4.3.5. Cálculo racional da velocidade de solda Para o cálculo dos lead-times de construção das partes do navio, fez-se necessária a
obtenção das velocidades de solda para cada atividade, como soldas de perfis em chapas,
entre chapas para formação de painéis, de painéis em blocos e entre blocos na edificação.
Foi feito um cálculo racional para as velocidades de solda de cada tecnologia para cada
tipo de chanfro. A tabela a seguir ilustra os principais índices de cada tecnologia de solda.
Ela foi elaborada com base na bibliografia consultada e validada perante os fornecedores
consultados, conforme descrito no item 0.
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Tabela 11: Comparativo dos processos de soldagem
Eletrodo Revestido TIG MIG
MAG Plasma Arco Submerso
Eletrodo Tubular
Tipo de Operação Manual Manual e
automática Automática
e Semi Manual e
automática Automática e
Semi Automática
e Semi Custo 1 1,5 3 5 a 10 10 3
Posição Todas Todas Todas Todas Plana ou Hor. Filete Todas
Faixa de corrente
50 a 300 A 10 a 300 A 60 a 400 A 1 a 500 A até 400 A 150 a 1000
Considerando-se a geometria do chanfro e o volume a ser preenchido, a taxa de deposição
e o nariz deixado, calculou-se a velocidade padrão de solda. Essa é a velocidade de solda
da máquina (do bico ou da chama), considerando-se apenas o intervalo entre a abertura do
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arco até sua interrupção. A Tabela 13 mostra os itens relevantes à geometria: ângulo do
chanfro, nariz e espessura da chapa. Tabela 13: Geometria da área soldada por tipo de chanfro
Tipos de chanfro
Ângulo do chanfro (graus)
Ângulo efetivo (graus)
Ângulo efetivo (rad)
Geom. Chanfro
(tangente)
Nariz (mm)
Espessura usual (mm)
Topo k 90 45 0,78540 1,00000 3 15,9 a 50,8 Topo v 60 30 0,52360 1,15470 3 6,5 a 25,4 Topo x 60 30 0,52360 1,15470 3 15,9 a 50,8
Topo meio v 60 30 0,52360 0,57735 3 6,5 a 38 Ângulo k 90 45 0,78540 1,00000 3 15,9 a 50,8
A tabela a seguir expõe alguns dos resultados obtidos para um dado tipo de chanfro. Tabela 14: Velocidades de solda calculadas racionalmente
Tipo de solda Eletrodo revestido TIG MIG MAG
automático Arco
Submerso Eletrodo tubular
Depos. (Kg/h) 0,75 0,85 5 20 6
Rendimento 0,65 0,94 0,98 0,95 1
Custo consumíveis 5,5 0 7,5 7,5 0
Chanfro Topo k Topo k Topo k Topo k Topo k
Geom. Chranfro 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000
Espessura da chapa (mm) 16 16 16 16 16
Área de solda (mm²) 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00
Velocidade (m/h) 0,75 0,85 4,98 19,90 5,97
Custo (R$/s) 4,125 0 37,5 150 0 Por fim, pode-se calcular a velocidade real de solda com base nas interferências, índices
de disponibilidade do equipamento, tempo de set-up, ineficiência do soldador, etc. A
tabela a seguir lista as principais hipóteses adotadas e os tempos utilizados no cálculo dos
lead times. Tabela 15: Velocidade efetiva de soldagem calculada
Parâmetros Arco submerso
Arame tubular
Eletrodo revestido
Tempo padrão de solda m/h 22,5 23 2,5 Número de lados soldados por vez 2 1 1 Tempo efetivo de trabalho 95% 95% 70% Velocidade de solda considerada 42,75 21,85 1,75
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5. Cálculos dos lead times e de utilização de mão de obra
Tendo definido as partes nas quais se divide o navio e têm-se os dados sobre processos e
equipamentos empregados na sua construção, é possível calcular o tempo de fabricação
de tais partes. Somando-se a esse tempo os possíveis atrasos e filas e aquele decorrido
entre o pedido e a entrega da matéria-prima junto aos fornecedores, obtém-se o lead time
de cada parte.
Por outro lado, o cálculo de homens-hora avalia a quantidade de mão de obra necessária a
cada etapa do processo, dependendo do equipamento utilizado. Tais cálculos serão
explicitados a seguir.
5.1. Cálculo dos tempos de processo As principais fases da construção do navio e o índice associado a cada processo estão
apresentados na Figura 27 e serão descritos em seguida.
Figura 27: Ilustração das velocidades utilizadas no cálculo dos lead-times
Pedido
Chapa Perfil
Painel
Sub-bloco
Bloco
Edificação
Velocidade do processo
45 dias (entrega chapa) 90 dias (entrega perfil)
2 x 67 m²/h (jateamento e pintura) 2,4 m/h (corte)
Observando a tabela, percebe-se que a primeira chapa recebe 48 metros de solda de
reforçadores, em 2 de 12 m soldados dos dois lados do reforçador. Já a segunda chapa,
que tem 3 reforçadores, requer 72 m de solda. A união das duas primeiras chapas resulta
no painel 2, consumindo 12m de solda.
Assim sucessivamente obtêm-se os 6 painéis, que unidos por 155,8 m de solda formam o
sub-bloco do bojo, parte do bloco 1 que, por sua vez, consome 16,8 m de solda na união
dos seus sub-blocos. Tabela 21: Velocidade de solda aplicada aos comprimentos de solda calculados
Velocidade de solda considerada 42,75 m/h 21,85 m/h 1,75 m/h
No.
Painel
Solda perfil na chapa
União Painel
Forma Sub
bloco
Forma Bloco H solda perfil H. solda
painel H. solda
sub bloco
1 0 12 2,81 0,55
48
2 72 12 2,81 0,55
48
3 72 0 394,90 16,8 0,00 0,00 225,64
4 0 12 1,68 0,55
48
quilha 24 48 2,20 0,00
Curvo 0 0 0,00 0,00
A tabela acima mostra que a cada processo é aplicada a velocidade de soldagem
correspondente, resultando no número de horas necessários para executar a união
daquelas partes.
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A união, ou soldagem, é uma parte significativa do tempo de produção, mas deve-se
ainda somar os tempos gastos em transporte, caldeiraria e outras atividades para obter-se
o lead time total do bloco.
Figura 28: Aplicação do método de cálculo dos tempos de processos para o sub-bloco do bojo
Por fim, a figura anterior ilustra os tempos obtidos em cada etapa, seguindo a
metodologia desenvolvida anteriormente.
5.2. Definição da capacidade de trabalho Para o cálculo do tempo necessário para execução de uma dada atividade, como tempo de
soldagem de reforçadores em chapas, deve-se considerar:
A velocidade-padrão do processo, ou seja, a velocidade teórica que a máquina
pode alcançar na execução da atividade;
Um “coeficiente de aproveitamento” que, baseado no tempo-padrão, indica o
tempo ou velocidade real, menor do que a teórica, devido à incapacidade do
operador ou do equipamento operar com capacidade total durante o tempo todo.
Para aumentar a produção em uma oficina, o estaleiro deve contratar recursos além da sua
capacidade instalada. Como isso não pode ser feito de maneira indefinida, suas opções
são:
Pedido
9 Chapas 13 Perfis
6 Painéis
1 Sub-bloco
Parte de Bloco
Parte da seção
Parte
(chapa) (perfil)
(jateia e pinta) (corte)
9 Chapas 13 Perfis
(painel + painel)
(chapa + perfil) (chapa + chapa)
(sub-bloco + sub-bloco)
(bloco + bloco)
Processo
Compra
Pré-tratamento
Linha de painéis
Oficina de blocos
Oficina de blocos
Dique / carreira
45 dias 90 dias
2 x 67 m²/h 2,4 m/h
394,9 m
312 m 84
16,8 m
1,75 m/h
45 dias 90 dias
2 x 67/h 2,4 /h
225,6 h 3,1 h (caldeiraria) 40 min (transp)
9,50 h 1,65 h 8,44 h (caldeiraria) 20 min (transp)
9,6 h 40 min (transp)
Depende de qual bloco será unido 4 h (transp)
Velocidade Tempo
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Realizar o nivelamento de recursos, atrasando ou adiantando algumas tarefas;
Aumentar o prazo de entrega, ou seja, atrasar a entrega do navio.
No caso deste exercício de aplicação de product work breakdown structure, inicialmente
calculou-se a quantidade de trabalho necessária para produzir um navio. Como resultado,
obteve-se um número de horas de soldagem, de caldeiraria, de transporte, etc. Nota-se,
portanto, que o tempo necessário para produzir o navio depende do número de recursos
disponíveis.
Dessa forma, foram consideradas apenas duas equipes trabalhando simultaneamente no
dique, tanto para soldagem quanto para caldeiraria. As equipes de soldagem são formadas
por 4 sub-equipes, compostas por 1 soldador e 1 ajudante. Tratando-se da caldeiraria,
cada uma conta com 2 sub-equipes constituídas por 2 caldeireiros, 2 ajudantes e 1
soldador. Dessa forma, a cada frente de trabalho há uma equipe de soldagem e uma de
caldeiraria.
O turno considerado é de 21 horas de trabalho (3 turnos de 8 horas sendo 1 hora para
refeição) de segunda-feira a sexta-feira e 7 horas (1 turno de 8 horas sendo 1 hora para
refeição) aos sábados. Além de desconsiderar atividades aos domingos, não foram
inseridos feriados e dias abonados na modelagem.
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6. Síntese dos Resultados
O objetivo deste trabalho era dar subsídios à próxima etapa, de prática de PPCPE, além
de criar a competência de definir o PWBS (Product Work Breakdown Structure) com
base nos planos de linhas de um navio.
O aprendizado deu-se em várias etapas, desde a interpretação dos desenhos estruturais até
a definição de critérios para quebra em blocos, distribuição de pesos, organização das
partes com um sistema de nomenclatura próprio.
A obtenção de dados para calcular a velocidade de cada processo levou a um exaustivo
trabalho de consultas a fornecedores, visitas a unidades industriais e reuniões,
participações em feiras e consulta a catálogos e bibliografia.
Percebeu-se, durante o trabalho, que há tecnologia disponível aos estaleiros nacionais que
poderiam agregar velocidade e qualidade a diversos processos, especialmente em duas
frentes: na solda automatizada e no ambiente de pintura e equipamentos airless mais
modernos.
Soldas melhores exigem menor quantidade de re-trabalho, enquanto um ambiente
adequado de pintura reduz a perda de material, provoca menor impacto ambiental e
aumenta a qualidade do produto final. As novas máquinas airless bi e tri componentes
trazem significativa redução de perdas de material.
Apesar de o trabalho não ter sido direcionado ao levantamento dos custos de
investimento, foi possível verificar durante as entrevistas que o investimento necessário
para trazer ganhos significativos de produtividade é possível de ser feito e se paga
facilmente.
A ociosidade existente na indústria naval brasileira e a falta de volume de produção
verificadas até recentemente puderam conviver com baixa produtividade e obsolescência
de equipamentos. Entretanto, o novo horizonte que surge, com forte demanda nacional e
retomada da participação da indústria brasileira no aquecido mercado naval mundial,
deverão justificar tais investimentos.
O resultado final foi suficiente para o prosseguimento dos estudos em PPCPE, mas acima
de tudo o desenvolvimento dos trabalhos foi extremamente didático e desafiador, de
forma a possibilitar desenvolver novos trabalhos na área sempre que for preciso.
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Parte II. PLANEJAMENTO, PROGRAMAÇÃO E CONTROLE DA PRODUÇÃO E ESTOQUES NA CONSTRUÇÃO NAVAL
7. Introdução ao PPCPE
Esta seção tem a proposta de contextualizar e delinear o problema de planejamento,
programação e controle da produção e estoques (PPCPE) dentro da construção naval, com
foco em estaleiros brasileiros.
O problema geral de PPCPE é um tema vivo na academia. Existem diversas referências,
com diferentes abordagens, mas poucos estudos da aplicação em estaleiros, ao menos no
Brasil.
Em um sistema de manufatura, toda vez que são formulados objetivos de longo prazo é
necessário formular planos para atingi-los, organizar recursos humanos e físicos
empregados nos processos e controlar as ações para que eventuais desvios sejam
corrigidos. No âmbito da administração da produção, este processo é realizado pela
função de Planejamento, Programação e Controle da Produção e Estoques (PPCPE).
Nesse sentido, contextualizar o problema na construção naval tem duas vertentes:
• Estudar a aplicação prática à construção naval de conceitos já consagrados ou bem
estruturados de PPCPE;
• Compreender a aplicação de ferramentas específicas de PPCPE como parte de um
processo mais abrangente, que pode envolver longo, médio e curto prazos, e estar
intimamente atrelada à estratégia corporativa. Esta compreensão é necessária para
que se saiba direcionar os esforços para as áreas mais críticas em termos de
planejamento e não se fique restrito às limitações impostas por esta ferramenta.
A variável chave para o caso de um estaleiro é o lead time da produção e o tempo de
atendimento do cliente. A complexidade do produto em questão, um navio, e do sistema
produtivo de um estaleiro, faz com que essa função seja de suma importância para o
funcionamento eficiente das operações da empresa.
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Assim, as principais razões para a existência de um departamento de PPCPE bem
organizado são:
1. Assegurar que um contrato ou série de contratos sejam factíveis dentro das
limitações impostas pelo estaleiro, pelo armador e pelas condições do negócio;
2. Oferecer uma estrutura de coordenação dos trabalhos dentro do estaleiro e das
atividades que o apóiam ao longo da construção;
3. Determinar a capacidade e o nível de utilização de recursos produtivos de forma
planejada.
No contexto geral da indústria, os processos associados ao desenvolvimento e integração
da estratégia de construção pertencem ao planejamento de médio prazo. Deve considerar
tanto o uso agregado de recursos e materiais quanto o grau de importância, marcos e
prazos dos projetos contratados, pois disso depende o fluxo de caixa do estaleiro. Da
mesma forma, as restrições consideradas na estratégia de construção são tanto gerais para
o estaleiro quanto específicas para um dado contrato.
Apesar da demanda ser cíclica e instável, o estaleiro nunca deve deixar de planejar e
programar sua produção. Pelo contrário, apenas altera a forma de fazê-lo.
A seção foi dividida em quatro partes: a primeira compreende o problema de PPCPE a
partir de uma abordagem teórica; a segunda estuda o sistema produtivo de um estaleiro e
suas particularidades; a terceira, desenvolve uma modelagem conceitual para a produção
naval brasileira; a última, faz recomendações para a indústria nacional.
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8. Estrutura geral do problema de PPCPE
A proposta deste capítulo é apresentar os principais conceitos que serão empregados ao
longo do trabalho. Sua leitura é recomendada mesmo por aqueles já familiarizados com
os conceitos empregados para que a linguagem, uniformizada ao longo do estudo, não
cause estranheza.
Sua estrutura segue a orientação do próprio processo de planejamento, numa abordagem
top-down, isto é, do alto para o baixo nível.
Define-se inicialmente uma estrutura hierárquica em que as decisões de alto nível, isto é,
de mais longo prazo e mais abrangentes são tomadas primeiramente e devem ser
respeitadas no planejamento dos níveis inferiores, de menor horizonte e maior
detalhamento.
Assim, em principio, são apresentados os conceitos associados ao planejamento de longo
prazo da empresa, dito estratégico, no item 8.1. Suas decisões norteiam as definições do
planejamento de médio prazo, dito tático, no item 8.2. Este, por sua vez, baliza as
decisões operacionais, de mais curto prazo e detalhadas, abordadas no item 8.3 i.
Enquanto a alta administração da empresa se encarrega do planejamento estratégico
global e das funções, ou seja, das decisões de longo-prazo, o setor de PPCPE de uma
empresaii foca-se no planejamento tático e no operacional.
A hierarquia padrão de planejamento e o papel do departamento de PPCPE são mostrados
na Figura 29.
i O planejamento estratégico global da empresa e o das suas funções específicas podem ser agrupados sob o termo “planejamento estratégico” que define, junto com o planejamento tático e o operacional, uma estrutura com 3 níveis. ii Em muitas empresas as tarefas de planejamento, programação e controle da produção (PPCP) estão dissociadas do problema de programação de compras e gestão de estoques. Como os problemas estão interligados, supõe-se neste estudo que o mesmo setor é responsável por estas atividades.
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Responsabilidade
Planejamento estratégico global
Planejamento das funções (produção,
compras, etc.*)
Planejamento operacional
• Configuração do sistema de produção• Clientes • Mix de produtos e sua estrutura• Objetivos de longo prazo
• Processos de produção, estoques, compras• Métodos de planejamento, programação e
controle • Sistemas de informação e softwares
• Quais produtos acabados produzir, no médio-prazo, de forma agregada (famílias)
• Que recursos utilizar,no médio-prazo, de forma agregada (centros de manufatura)
Natureza das decisões
Planejamento tático
• Quando e em que ordem produzir bens intermediários e finais, de forma desagregada
• Que recursos utilizar em que tarefas, de forma desagregada, no curto-prazo
• Diretor geral e financeiro
• Conselho
• Diretor geral e financeiro
• Diretor de produção, compras
• Diretores e gerentes de PPCPE
• Diretores e gerentes de PPCPE
• Supervisores/ Mestres de linha
Hierarquia de planejamento
Responsabilidade do PPCPE
Figura 29: Hierarquia de planejamento e papel do PPCPE
A seguir, estes níveis serão mais bem descritos.
8.1. Planejamento estratégico global e das funções da empresa
A estratégia competitiva é o conjunto das principais decisões, diretrizes, metas, e
objetivos de longo-prazo de uma empresa. A partir dele é realizado o planejamento
estratégico global, que consiste na definição dos clientes e das necessidades que serão
atendidas, por meio de fornecimento de bens e serviços.
A estratégia competitiva deve orientar a definição das estratégias funcionais, ou seja,
dos objetivos, políticas e procedimentos dos diversos setores da empresa como produção,
finanças, compras, entre outros, que são explicitados no planejamento das funções
(produção, compras, finanças etc.). Uma das principais funções da administração é,
com efeito, garantir o alinhamento estratégico, isto é, a consistência e coerência das
práticas e decisões tomadas nos diversos níveis e setores. Para o PPCPE o delineamento
claro da estratégia de produção e a de compras ou gerenciamento de estoques (estão
interligadas) fará com que suas decisões não destoem das orientações gerais da empresa.
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Dois exemplos distintos de alinhamento são encontrados em duas concorrentes no
ramo de computadores pessoais. A DÉU Computadores vende computadores com
alto grau de diferenciação com preços relativamente baixos. A ÉPOU, por outro
lado, foca em produtos com a máxima qualidade e alta tecnologia.
O alinhamento da estratégia da produção com a de negócios da DÉU exige que
tenha linhas de montagem de computadores rápidas e flexíveis, que aceitem
diferentes tipos de componentes. Mantém também um setor de compras ágil, que
mantém uma rede de fornecedores disposta a entregar com baixo lead-time, em
pequenos lotes. A DÉU consegue manter assim seu nível de estoques baixo, que
mais que compensa o sobre-custo com o maior número de encomendas
realizadas.
A ÉPOU, por outro lado, possui poucos fornecedores, extremamente qualificados.
Os computadores e periféricos são padronizados, o que justifica o investimento
em máquinas especializadas, com alta produtividade e a adoção de grandes lotes
de fabricação.
Estratégia de produção
Existem 3 formas básicas de modelagem de um sistema de manufatura: produção
contínua, produção intermitente (repetitiva ou sob encomenda) e produção por
projetos.
Elas podem ocorrer isoladamente ou combinadas dentro de uma empresa, e são
escolhidas em função do padrão de demanda, características do produto, entre outros.
Podem ainda ser posteriormente caracterizados em função do tipo de fluxo.
Os sistemas de produção contínua podem conter processos contínuos, em que produtos
homogêneos são produzidos continuamente, ou processos discretosiii, em que itens são
produzidos em linhas de produção, de forma cadenciada.
iii Em função do arranjo linear e da grande “fluidez” da produção, também é chamado de flow-shop, embora a maior parte da literatura reserve este termo aos produção intermitente.
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Já os de produção intermitente (repetitiva ou sob encomenda) são diferenciados em flow-
shops, onde o arranjo é seqüencial e o roteiro definido, ou job-shops, em que o processo é
irregular, podendo haver retornos ou repetição de ordens de operações numa mesma
máquina.
A Figura 30 mostra as principais características associadas a estes modelos.
Características dos sistemas de produção
• Produção cadenciada (linhas de produção), sem paradas ou em grandes lotes,
com roteiro linear
• Produtos e processos pouco ou nada diversificados
• Alto fluxo de produção e alta utilização dos recursos
• Ex. Processos contínuos: refinaria de petróleo, envasamento de refrigerantes
• Ex. Processos discretos: linha de montagem de celulares, linha de tecelagem
• Produtos ou projetos únicos, que requerem planejamento e controle bastante rígidos
• Foco em datas de início/fim das atividades e do projeto, admite paralelismo
• Ex. construção civil, montagem de plataformas de petróleo
Produção contínua
Produção intermitente
Produção por projetos
Repetitiva
Sob encomenda
• Produção com paradas, e roteiro não necessariamente igual
• Preocupação com as datas de início e fim de processamento e a sequência de execução das ordens
• Repetitiva: produtos pouco diversificados, podem ser estocados. Ex.: células de montagem de motores
• Sob encomenda: produtos customizados, não são estocados. Ex.: fundição de peças de ferro fundido
• Flow-shop: arranjo linear de células de manufatura, semelhante a uma linha, com roteiro fixo e sem retornos.
• Job-shop: arranjo irregular de células de manufatura, com roteiro variável e com eventuais sem retornos
Esquema
máquina
tarefa
tarefa pós-processamento
atividade
Flow-shop
Job-shop
Processo contínuo
Processo discreto
Flow-shop
Job-shop
Figura 30: Características dos modelos de sistemas de produção em processos de manufatura
Além destas, pode-se também considerar o suprimento “puro” a partir de estoques como
um tipo de sistema de produção, embora não caracterize uma atividade manufatureira.
Por exemplo, uma refinaria de petróleo é um sistema de produção contínua, com processo
contínuo: a diversificação de produção é pouca ou inexistente, os ganhos de escala são
grandes e, portanto, se procura produzir em grande quantidade, com elevado nível de
automação. Planejar um sistema como esse em geral é relativamente fácil.
Outro exemplo é uma indústria montadora de motores, modelada como uma produção
intermitente repetitiva, de arranjo seqüencial (flow-shop). Há uma série de atividades
executada sobre motores que, a despeito da pouca diferenciação, percorrem o mesmo
roteiro. Os volumes produzidos e estoques são menores, por outro lado depara-se com
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problemas mais desafiadores do ponto de vista do planejamento, como, por exemplo,
seqüenciar as ordens de produção de forma a minimizar o tempo de setup das máquinas.
No caso de produção por projetos, o exemplo a ser dado é o da construção de um prédio:
item único, não permite estoque no final da construção e é de difícil planejamento, pois
exige a coordenação de inúmeras atividades, que podem ser executadas em paralelo,
alocação de recursos, entre outros.
A Figura 31 oferece ainda uma breve comparação das características dos modelos.
Maior Menor
Volum
e de produtos
Nível de autom
ação
Agregação no processo de planejam
ento
Estoque de produtos produzidos
Menor Maior
Mix
de produção
Especialização da m
ão-de-obra
Flexibilidade do sistema
Dificuldade do planejam
ento
Comparação entre sistemas de produção
Produção contínua
Produção intermitente
Produção por projetos
Repetitiva
Sob encomenda
Flow-shop
Job-shop
Processo contínuo
Processo discreto
Flow-shop
Job-shop
Figura 31: Comparação dos modelos de sistema de produção
Um sistema de suprimento puro a partir de estoques é exemplificado por um
supermercado, que simplesmente compra, estoca revende para seus clientes. Não há
nenhuma atividade de transformação envolvida.
Estratégia de compras e gerenciamento de estoques
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Ligada à estratégia de produção, é também definida uma estratégia de compras ou de
gerenciamento de estoques.
As decisões de produção e compras determinam a política de estoques, na medida em que
um produto estocado está em espera para ser transformado ou transferido ao comprador.
Dentre as principais funções do estoque estão a melhoria da utilização dos recursos e a
proteção contra flutuações no suprimento de insumos e da demanda.
Assim, embora traga consigo uma série de custos (de capital imobilizado, de manutenção
física, de deterioração do produto, etc.), adotar e manter uma política de estoques é em
geral recomendável. A exceção é o modelo just-in-time, que visa eliminar todos os
tempos e processos que não agregam valor ao produto, dentre os quais o tempo de
estocagemiv.
Modelos básicos de estoques podem ser enquadrados basicamente em 2 categorias:
• Modelos ativos, ou modelos de cálculo de necessidades, consistem em ajustar o
nível de estoques antevendo a demanda, considerando sua previsão, o lead-time de
entrega, os períodos de revisão e os estoques de segurança.
• Modelos reativos, em que a decisão de compra independe de previsões. São
interessantes para planejar os estoques de itens de consumo em grandes volumes
ou com baixa previsibilidade.
O modelo ativo é adequado a sistemas com maior previsibilidade, seja porque a demanda
por produtos finais ou a oferta de suprimentos tem baixa variação, seja porque se sabe
exatamente o que se vai produzir num dado horizonte.
O Master Production Schedule (MRP), ferramenta de emissão de ordens de fabricação e
compras detalhada no item 8.3.1, quando aplicada a um processo produtivo e de
suprimentos, orienta as aquisições para a produção futura de diversos itens. Neste
contexto cumpre, assim, a função de um modelo ativo.
Os aviões da montadora de aviões VÓING são compostos por módulos distintos,
montados em diferentes células de manufatura. Cada módulo é composto por
centenas de componentes e partes menores, dando origem a uma vasta e
complexa estrutura de produto. O responsável de estoques do depto. de PPCPE iv Para mais informações acerca do método de produção just-in-time, ver Liker (2002).
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percebeu que o nível de estoques e quantidade de ordens de ressuprimento
emitidas para certos itens estava demasiadamente grande, e tal situação não
deveria persistir ao longo da produção das encomendas seguintes. Após
investigar a estrutura de produto e os fluxos em algumas células de manufatura,
percebeu que tais itens eram usados em módulos diferentes e as ordens eram
dimensionadas e emitidas de forma independente. Após instalar um bom sistema
de MRP, as ordens passaram a ser emitidas de forma centralizada e coordenada,
permitindo ganhos em redução de estoques e da quantidade de carregamentos.
Existem diversos modelos reativos de gestão de estoques que podem ser implantados.
Eles são constituídos combinando-se basicamente três parâmetros: 1) Existência ou não
de um ponto de pedido, em que o nível de estoque provoca uma ordem de ressuprimento;
2) Emissão ou não de ordens de ressuprimento com lote máximo, em que o estoque é
ressuprido ao seu nível máximo; e 3) Emissão ou não de ordens de ressuprimento com
lote fixo. A combinação destes itens (exceção da impossível combinação de 2 e 3)
delineia um modelo de gestão de estoques reativos.
O Kanban foi um instrumento de emissão de ordens e controle de estoques criado
no Japão, simples e eficiente. Em linhas gerais, trata-se de uma etiqueta que
acompanha o produto ao longo da linha de produção ou célula de manufatura. Ao
ser retirado do estoque final, o produto tem a etiqueta retirada e atribuída a uma
nova ordem que é gerada. Está associado, portanto, a um modelo reativo em que
não há ponto de pedido, e em que o estoque é ressuprido ao seu nível máximo
(constante) a cada retirada.
Até a década passada, ao se optar pelas ordens de ressuprimento com lotes fixos, era
extremamente comum fazê-lo com lotes ditos “econômicos”, que minimizam os custos de
fazer pedidos somados aos custos de manter estoquesv. Atualmente o modelo ainda é
usado em alguns casos, embora os custos de fazer pedidos tenham diminuído
significativamente.
v Ver Lee, Nahmias (1993)
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Modelos de programação de compras / Gestão de estoques
Decisão de compra com base em previsõesModelos ativos
Modelos reativos
Cálculo de necessidades
• Ordem de compra é emitida quando o nível de estoque passa de um nível crítico
Decisão de compra ocorre no instante do consumo
• Consideram previsões em médio e longo prazos
• Consumo em geral em grandes quantidades
• Requer previsibilidade da demanda e do lead-time de entrega
• Quando realizado por meio do MRP*, utiliza a estrutura de produtos e os tempos das etapas de montagem para gerar o Plano Mestre, em que são definidas ordens de compras agrupadas em função da produção esperada
•Tudo que é comprado vai à estoque, os problemas são tratados conjuntamente
•Exceção: modelo just-in-time, em que se busca eliminar estoques
Ponto de pedido
Lote máximo
Lote fixo * Materials Requirement Planning
• Estoque é ressuprido pela emissão de um lote que o leva a um limite máximo
• Estoque é ressuprido pela emissão de um lote fixoparâ
met
ros
Figura 32: Comparação dos modelos de gerenciamento de estoques
A cada modelo estão associados métodos de planejamento e programação adequados.
Assim, a natureza das decisões em nível estratégico baliza o planejamento tático e o
operacional.
8.1.1. Sistemas de informação transacionais para auxílio à decisão
As decisões estratégicas, táticas e operacionais da empresa impactam-na em diversos
setores. Numa empresa grande, a gestão dessas informações necessita de um sistema
(hardwares e softwares) de suporte à decisão transacional, que permita registrar todas as
transações contidas em uma determinada operação em tempo real, e garanta acesso aos
diversos setores interessados e autorizados, desde que autorizados. A este sistema dá-se o
nome de Enterprise Resource Planning (ERP).
Com o acesso às informações em tempo real, a tomada de decisões se torna muito mais
dinâmica, e é possível estabelecer um planejamento mais detalhado, realizar diversas
análises e facilitar o controle das operações.
O ERP que conhecemos hoje é composto por diversos módulos interligados ao banco de
dados.
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A holding RIUNDEI fabrica carros, motores, navios, produtos eletrônicos e obras
de engenharia civil. Em função de alguns resultados adversos do último ano
fiscal, o departamento financeiro da empresa controladora resolveu implantar um
modelo sofisticado de gerenciamento financeiro em seu ERP, que permitisse um
controle mais detalhado das finanças das diversas empresas do grupo. Para
tanto, contratou e empresa de soluções em informática HAL. Atualmente, todas as
despesas do conglomerado acima de USD 50.000,00 requerem aprovação da
controladora. Assim que esta as autoriza no software ERP, a ordem de
pagamento é automaticamente liberada pelo sistema.
Um dos módulos que o constituem é o MRP (Master Production Schedule), ferramenta
que gera ordens de produção e compras e será detalhado mais adiante. Através da
expansão deste, na verdade, que surgiu o ERP. Com o passar do tempo, novas
ferramentas eram incorporadas ao programa, agregando funções ligadas à administração
como finanças, logística e recursos humanos.
A solução ERP se firmou na década de 90 valendo-se da evolução tecnológica das redes
de comunicação entre computadores e também pelo barateamento dos hardwares.
Com todas essas ferramentas, fica claro que uma implantação do ERP em uma grande
empresa teria grandes impactos. A possibilidade de aperfeiçoar o processo produtivo,
gerar e rearranjar ordens, alocar e realocar mão-de-obra, controlar processos de compra e
venda, provocam reduções no tempo de planejamento e uma potencial redução de custos.
Embora cara, a implantação de um ERP é geralmente benéfica, principalmente para
grandes empresas.
8.2. Planejamento tático O planejamento tático consiste em tomar decisões, organizar as atividades e alocar
recursos de forma que a empresa consiga atingir seus objetivos de forma controlada, num
horizonte de médio prazo.
Devem ser determinadas as quantidades a serem produzidas e estocadas, bem como
determinar os recursos que serão empregados (incluindo horas-extras, sub-contratações,
etc.), de forma coordenada com as decisões de vendas e demais diretrizes estabelecidas na
estratégia competitiva e nas funcionais.
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Em geral, não são tomadas decisões com alto grau de detalhe em termos de produtos,
recursos e datas de produção no médio prazo: ou não é interessante, por restrição de
tempo e recursos, ou não é possível, por imprecisão das projeções realizadas (desvios em
médio prazo são inevitáveis).
Desta forma, nesta fase os itens finais são agrupados em famílias, os recursos em centros
de manufatura ou de serviços, e os dias ou semanas em meses, semestres ou anos. Neste
contexto, o planejamento tático é também chamado de planejamento agregado, e diz
respeito tanto à produção quanto aos estoques.
Como se verá adiante, o planejamento operacional requer que produtos, tempo e recursos
sejam tratados de forma desagregada, até um nível mais baixo.
Este método de agregação/desagregação é adequado para sistemas em que predomina a
produção contínua ou intermitente, onde é possível fazer previsões com maior precisão.
Num sistema em que predomina a produção por projetos, por outro lado, em que a
produção é descrita através de atividades, e estas podem ser agregadas no médio prazo. A
estas são alocados recursos, que também podem ser agregados.
Em projetos, a mesma metodologia é usada nos níveis tático e operacional. Assim, na
medida em que se tem um conhecimento detalhado das atividades e recursos parte-se para
o planejamento operacional. Com efeito, em projetos muitas vezes a etapa de
planejamento tático não é considerada – do estratégico se vai ao operacional. O método
adequado é descrito no item 8.2.2.
As decisões tomadas neste nível causam impactos na gestão da empresa maiores que no
nível operacional. Um erro grosseiro na quantidade a ser produzido de certo produto, ou a
deficiente alocação de recursos para as atividades, por exemplo, podem ter sérias
conseqüências.
Os produtos gerados no planejamento tático são o plano de produção e o plano de
compras, e são dados de entrada do planejamento operacional, a ser descrito mais
adiante.
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8.2.1. Planejamento agregado da produção e estoques Nos sistemas de produção contínua e intermitente as decisões de produzir, estocar,
contratar e demitir, entre outras, devem encontrar soluções muito boas ou idealmente
ótimas, pois disso depende o sucesso das operações da empresa no médio prazo.
As características de baixa complexidade e interesse em atingir um ótimo apontam para o
uso de programação matemática no planejamento agregado, em especial uma
modelagem de programação linearvi.
A solução do problema de programação linear é também de fácil implantação e utilização.
Aplicado à produção e estoques, o problema consiste basicamente em:
• Definir variáveis de decisão, ou “outputs” (produção, estoque, homens-hora,
horas-extras, contratações, demissões, etc., por período);
• Definir parâmetros do problema, ou “inputs” (demanda por período, custos de
produção, de estoques, de homens-hora, de horas-extras, estoque inicial e final,
etc.);
• Formular uma função objetivo (minimizar custos, maximizar lucro, etc.);
• Formular restrições (atendimento obrigatório de demanda, capacidade máxima de
estocagem, máximo de homens-hora por período, etc.);
vi Trata-se de uma das principais ferramentas de uma vasta área de pesquisa conhecida por pesquisa operacional, em que se procura modelar e resolver problemas relacionados à operação de sistemas de diversas naturezas através de modelos computacionais. Um modelo de programação não-linear é em geral bastante complexo, o que compromete a eficácia para a resolução destes problemas.
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Planejamento agregado
Modelo de programação matemática
Itens/ unidadesFamílias/lotes
Curto-prazoMédio-prazo
22 232425
26
AbrilMaio
RecursosCentros de manufatura
Centro 1
Centro 2
PRO
DU
TOTE
MPO
REC
UR
SOS
• Função objetivo (ex: minimizar custo)
• Restrições (demanda, capacidade, etc.)
• Demandas firmes e previstas
• Produtividades e indicadores de desempenho
• Custos de produção, set up, estocagem, admissão, demissão, aluguel e etc.
• Preços de venda
• Outros
Desagregação
Mod
elo
mat
emát
ico
# lotes produzidos por
família
# lotes estocados por
família
# funcionários contratados
# funcionários demitidos
# horas-extras contratadas
Input Output Agrega-se para PLANEJAR, e desagrega-se para PROGRAMAR a produção/ compras
Figura 33: Esquema de modelo de planejamento agregado de produção e estoques
A seguir será apresentado um exemplo de modelo de programação linear genérico, que
pode ser adaptado a diversos sistemas de produção.
Função objetivo:
Variáveis de decisão:
Quantidade estocada do produto p no período t
rt
rt
rt
pt
pt
d
c
v
y
x Produção do produto p no período t
Uso de horas-extras do recurso r no período t
Contratações do recurso r no período t
Demissões do recurso r no período t
Dados:
pT
p
pr
r
r
r
r
r
p
p
pt
e
e
Hu
Cd
Cc
Cv
Cu
Cy
Cx
D
0
Custo de produção do produto p
Demanda pelo produto p no período t
Custo de estocagem do produto p por 1 período
Custo fixo do recurso r
Custo de contratação do recurso r
Custo de demissão do recurso r
Custo de hora-extra do recurso r
Horas necessárias de r para produzir 1 unidade de p
Estoque inicial do produto p
Estoque final do produto p
)(1111111
rNr
r
rt
rNr
r
rt
rNr
r
rt
rNr
r
rt
pNp
p
pt
pNp
p
pt
T
tCddCccCvvCuwCyyCxxK ∑∑∑∑∑∑∑
=======
+++++=
Variáveis auxiliares:
rtw
Horas de trabalho de r ém cada período
Recursos r disponíveis do período t
Figura 34: Exemplo de modelagem de programação linear (variáveis de decisão, dados e função
objetivo)
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Restrições:
p=1,2,.. Np, t=1,2,... TAtendimento de demanda
Ligação entre produção e horas trabalhadas
Máximo de horas-extras
Estoque inicial
Estoque final
pt
pt
pt yxD 1−+≤
)(1∑=
+=
Nr
rp
r
rt
rpt H
vux p=1,2,.. Np, t=1,2,... T
p=1,2,.. Np, t=1,2,... TLigação entre produção e estoques
pt
pt
pt
pt Dyxy −+= −1
Ligação entre funcionários disponíveis, contratações e demissões r=1,2,.. Nr, t=1,2,... Tr
trt
rt
rt dcww −+= −1
rrt Mv ≤ r=1,2,.. Nr, t=1,2,... T
pT
pT ey =
pp ey 00 = p=1,2,.. Np
p=1,2,.. Np
Variáveis positivas Figura 35: Exemplo de modelagem de programação linear (restrições)
Existem softwares em que se pode inserir e resolver o problema formulado em linguagem
estruturada, por meio de algoritmos otimizantes. Como grande parte das estações de
trabalho possui aplicativos Microsoft, a linguagem VBA é recomendadavii. Para casos
como o da modelagem da Figura 34, pode ser utilizada a ferramenta Solver, do MS Excel,
que tem pré-definido um algoritmo otimizante e é extremamente amigável para o usuário.
8.2.2. Produção por projetos Em sistemas de produção por projetos um conjunto diverso de atividades e recursos é o
objeto do planejamento, e não os produtos em si. Os recursos alocados a certa atividade
possuem uma determinada produtividade e dedicação, em função das quais é definido seu
tempo de realização.
Toda grande empresa realiza projetos e, bem ou mal, os planeja, ainda que não estejam
ligados à sua atividade principal. As metodologias de planejamento e gerenciamento vêm
sendo desenvolvidas ao longo dos últimos anos, tendo como grande centralizador o
vii Ver, por exemplo, Birnbaum (2002).
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Project Management Institute (PMI)viii, entidade que elabora o PMBOK (guia de
aplicação da metodologia de planejamento e gerenciamento de projetos aceito
mundialmente). Há, assim, uma vasta literatura disponível sobre o tema (ver capítulo
Bibliografia).
Em projetos, o planejamento de projetos nos níveis tático e operacional é único, pois em
geral só há uma “unidade” produzida e, portanto, um horizonte de planejamento: o da
execução do projeto.
O que pode eventualmente diferenciar os níveis operacional e tático é o grau de
detalhamento das atividades e recursos, que muitas vezes não são conhecidos em
minúcias, principalmente nas fases iniciais do projeto. Neste caso, no nível tático são
programadas atividades e recursos de forma agregada.
Entretanto, o sucesso da operação requer um alto grau de especificação das atividades e
recursos, o que ocorre na medida em que o conhecimento sobre o sistema avança. Estes
devem então ser desagregados e planejados em nível operacional.
O processo de desagregação de atividades e recursos requer coleta e análise de dados do
sistema de produção. Este processo pode ser lento e, neste ponto, a experiência do PPCPE
é extremamente importante. Um grupo inexperiente é menos apto a definir um projeto e
estimar tempos e recursos com precisão e rapidez nas fases iniciais do planejamento,
justamente quando as decisões mais importantes são tomadas, como recursos que serão
empregados, a data de entrega, entre outros. A inexperiência pode acarretar em perdas
econômicas significativas decorrentes da falta de precisão nas estimativas.
Os objetivos típicos do planejamento de um projeto são nesta ordem: 1) a minimização do
horizonte de um projeto ou do seu atraso (dada uma data final); 2) a maximização da
capacidade do ativo escasso (gargalo) para aumentar a produção; 3) minimizar as
oscilações na utilização dos recursos.
A Figura 36 oferece, de forma simplificada, as entradas (inputs) e saídas (outputs) de um
processo de planejamento de projeto.
viii www.pmi.org
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Minimiza o horizonte do projeto, i.e calcula prazo mais curto com restrições de recursos
Figura 36: Esquema de modelo de planejamento tático de projetos
Existem entre as atividades relações de dependênciaix. Atividades ou ramos de atividades
podem ser executados em paralelo, respeitadas as restrições de disponibilidade dos
recursos.
O esforço em desenvolver métodos para resolver problemas com estas características deu
origem às chamadas técnicas de programação em rede, dentre as quais se destaca o PERT
(Program Evaluation Review Technique) e o Método do Caminho Crítico ou CPM
(Critical Path Method).
O PERT é uma técnica de trabalho com redes que representa um projeto através de
atividades e relações de precedência, permitindo a programação e controle do mesmo. Os
nós da rede representam o término de um conjunto de atividades e os arcos as transições
ou atividades, cujas durações são expressas por distribuições de probabilidade –
característica que dificulta sua utilização e principal responsável por seu atual desuso.
Atribuindo-se a cada atividade sua duração esperada (média) e considerando-se recursos
ilimitados pode-se, através do uso de um algoritmo, calcular as datas mais cedo e mais
SSão definidas os seguintes relações de dependência: FS (finish-to-start), em que a atividade 2 só pode ser iniciada ao término da atividade 1; FF (finish-to-finish), em que a atividade 2 só pode ser terminada após término da atividade 1; SS (start-to-start), em que a atividade 2 só pode ser iniciada após início da atividade 1; e SF (start-to-finish) em que a atividade 2 só pode ser terminada após o início da atividade 1.
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tarde para que se atinjam os nós da rede, a margem média dos nós (diferenças dessas
datas), as folgas de atividades e o caminho crítico, que é composto por atividades com
margem média zero e que formam um caminho do início ao fim do projeto.
Cada atividade possui uma folga total e uma livrex, que dão uma idéia da maior ou menor
necessidade de controle do andamento da mesma para que o projeto termine na duração
crítica. A duração crítica é a correspondente ao caminho crítico, e a menor possível para a
execução do projeto dada a sua rede (plano) e mesmo contando-se com recursos
ilimitados. São estas as atividades que requerem, portanto, melhor controle por parte do
PPCPExi.
Figura 37: Exemplo de diagrama de rede PERT
O CPM é mais simples que o PERT, e semelhante a ele, porém, com as durações das
atividades determinísticas – fato pelo qual se tornou mais popular que o PERT ao longo
dos anos.
Após o cálculo de datas, folgas e do caminho crítico pode-se fazer o nivelamento de
recursos. Nele, cada atividade é deslocada no tempo, de forma a equilibrar o uso dos
mesmos ao longo do tempo. Esse deslocamento é dentro de sua folga, no caso de não se
permitir o término do projeto além da sua data crítica, ou aquém dela em caso contrário.
x A folga livre de uma atividade é o maior atraso permissível para que não atrase a atividade sucessora de menor data de início. A folga total é o maior atraso permissível para que não atrase o término do projeto. xi Para maiores detalhes, ver Meredith, Mantel (2003).
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A maioria das ferramentas atuais de programação e controle de projetos utiliza o CPM
como técnica, embora denominem a representação gráfica da rede como rede PERT: a
técnica é comumente chamada PERT/CPM. Existem ainda outras ferramentas de
visualização gráfica das atividades no tempo e suas relações de dependência como o
Diagrama da Gantt (cronograma do projeto), os gráficos de uso de recursos no tempo
(curva “S”) e as curvas de avanço físico, que comparam o real com o planejado no
instante investigado, entre outros.
Em relação aos estoques, é importante ressaltar que ao fim de um projeto nenhum
material deve restar: tudo que é comprado deve ser consumido ao longo do horizonte da
produção. Havendo conhecimento de toda a estrutura do produto a ser produzido, é
recomendado o uso de um MRP (ver item 8.3.1) para orientar a definição da data da
encomenda de maneira a reduzir estoques.
Há ainda suplementos aos softwares de PERT/CPM que permitem definir os tempos de
processo como distribuições probabilísticas. A análise do caminho crítico pode se tornar
então bem mais sofisticada através de simulações de Monte Carlo, em que valores para
estes tempos são aleatoriamente definidos e contam-se quantas vezes certa atividade
pertenceu ao caminho crítico. Pode-se então avaliar as atividades mais relevantes para o
controle do setor de PPCPE e também uma distribuição do tempo total do projeto.
Embora pouco utilizada, esta ferramenta é bastante útil para projetos com muitas
atividades e com os tempos bastante susceptíveis a variações.
8.3. Planejamento operacional O nível mais detalhado da hierarquia de planejamento é o planejamento operacional,
que consiste nas decisões de produção e estoques de curto prazo. Estas decisões
operacionais são sempre tomadas de alguma forma por alguém na empresa. Se planejadas
adequadamente, pelas pessoas corretas, menor número de falhas irão se propagar pela
produção, evitando possíveis efeitos difíceis de contornar.
Devem ser tratados os itens e recursos de forma desagregada, num horizonte restrito.
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Mesmo que para cada tipo de sistema de produção (Figura 30) as formas de modelar os
problemas sejam diferentes, uma estrutura geral de pode ser definida para abordá-los. São
definidas genericamente duas etapas:
• A emissão de ordens de fabricação e compras, que consiste em definir os itens e
quantidades a serem fabricados e comprados (matéria-prima, itens intermediários
e itens finais), a partir do plano de produção e plano de compras.
• A programação da produção e compras, que consiste em determinar quando
cada ordem de fabricação e compra será processada, em função de objetivos e
restrições do sistema.
Estas etapas não se encontram sempre claramente definidas em uma empresa, porém, na
medida em que o problema de PPCPE torna-se complexo, torna-se mais importante a
definição e aprimoramento das técnicas associadas a elas.
Ambas são retro-alimentadas pelo apontamento da produção e pelo controle de estoques,
que eventualmente indicam que o planejado não foi realizado no período e uma correção
é necessária.
Emissão de ordens
Plano de produçãoPlano de compras
Balanceamento de linhas
Ordens de produçãoOrdens de compras
Programa de produçãoPrograma de compras
Execução
Apontamento da produçãoControle de estoques
figura 38: etapas do planejamento operacional
Num sistema complexo de produção, em que há o encadeamento de diversos processos,
os maiores ganhos se dá na programação eficiente do gargalo, isto é, do processo mais
lento, que dita o ritmo de todo o sistema.
Programar um processo que não é gargalo produz ganhos localizados, associados à maior
eficiência no uso dos recursos, mas não associados à um maior volume de produção, onde
o impacto seria maior.
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Antes de especificar a modelagem em cada tipo de sistema produtivo, é necessário
conhecer uma ferramenta muito utilizada para a emissão de ordens: o Master Production
Schedule (MRP).
8.3.1. Emissão de ordens com o Master Production Schedule (MRP)
O MRP foi criado na década de 70 como uma ferramenta de auxílio ao processo de
fabricação e de compras. A partir de informações sobre o lead time dos processos (tempo
total de uma fabricação ou compra) era capaz de emitir automaticamente ordens de
fabricação e compra para obter os materiais e itens intermediários e finais no
momento em que eram requisitados.
O conjunto das ordens geradas são comumente chamadas de plano mestre de produção
(Master Production Schedule, ou MPS)xii.
Portanto o MRP faz mais do que simplesmente emitir as ordens: ele também coloca datas
de início dos processos, orientando o PPCPE a seqüenciar estas ordens. Pode-se dizer que
é um meio-termo entre a emissão de ordens e a programação destas.
Não é, todavia, uma ferramenta completa de programação da produção, pois não
considera a capacidade de produção da fábrica ou os tempos de fila inerentes aos
processos. O caso seguinte exemplifica essa deficiência:
Na fábrica de sabão OMU foram encomendadas 1.000 unidades de sabão
amarelo, 500 unidades de sabão azul e 1.500 unidades de sabão branco, sendo o
primeiro lote para dois dias adiante e os demais para três dias adiante. O MRP
gera as ordens de compras dos componentes e as ordens de produção, em função
do lead time destes processos (1 dia para compra e 1 dia para fabricação). Não
considera, entretanto, que o caminhão que busca os componentes é o mesmo, que
a máquina que fabrica os lotes é a mesma e que existe um tempo de setup da
máquina, diferente para cada transição de cores. A despeito das ordens geradas
não mostrarem, os requisitos de datas não serão cumpridos e não se garante que
a ordem gerada é ótima. Outras deficiências podem ser apontadas, como a
incapacidade de avaliar os custos de manutenção de estoques.
xii O termo plano mestre de compras (master procurement schedule) não é tão freqüente na literatura, embora existam em alguns exemplos.
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Assim, embora sirva para orientar a elaboração de um programa de produção tem
deficiências que podem ser relevantes, dependendo do sistema estudado.
Em termos de modelagem, trata-se de um algoritmo heurístico que permite unir as ordens
em lotes de fabricação ou compras, e que requer em sua entrada a estrutura de produto –
as ordens são emitidas em função do low level codexiii de cada item e do lead time dos
processos.
Em função dessas limitações, o MRP deu origem ao Manufacturing Resources Planning
(MRP II) que visava cuidar do processo produtivo agregando, ao MRP, novas funções
como o cálculo da mão-de-obra e maquinário necessáriosxiv.
MRPMaterial Requirements Planning
• Gera ordens de fabricação e de compras
• Agrupa ordens em lotes
• Não programa a produção corretamente,pois não contém informações de capacidade dos recursos e tempos de fila
MRP IIManufacturing Resources Planning
• Gera ordens de fabricação e compras adaptadas à disponibilidade de recursos
• Por considerar capacidade, pode ser utilizado para programar a produção...
• ...mas não é o método ideal, pois não enxerga tempos de fila e de espera dosprocessos
Estrutura do produto
Roteiro dos processos
Lead time de fabricação e compras
Estrutura do produto
Roteiro dos processos
Lead time de fabricação e compras
Disponibilidade de recursos
Ordens de compras e fabricação com datas
Ordens de compras e fabricação com datas
Utilização dos recursos produtivos
Figura 39: Características e evolução do MRP ao MRP II
A utilização do MRP é especialmente interessante onde há processos de montagens, em
que normalmente uma grande variedade de produtos diferentes é comprada e fabricada
para fabricar um item final.
xiii É o nível mais detalhado da estrutura de produto em que um determinado material ou componente aparece xiv O MRP II congrega as habilidades do MRP e do Capacity Requirements Planning (CRP), ferramenta que objetiva ajustar a capacidade de produção ao processamento de ordens geradas.
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82
8.3.2. Modelagem em sistemas de produção por projetos O planejamento tático e operacional de sistemas de produção por projetos é um único
processo, como explicado no item 8.2.2.
Programam-se as atividades do projeto em função dos requisitos dos clientes e recursos
disponíveis. Geralmente o objetivo principal é minimizar o horizonte do projeto,
respeitando as restrições de uso de recursos.
Como é de sua natureza ser único, um projeto é freqüentemente atualizado e bastante
atenção é dada às datas das atividades, especialmente àquelas do caminho crítico. Assim,
bastante foco é dado no controle.
Requisitos do cliente (data, custos)Programação em
rede
Rede PERTDiagrama de Gantt
Execução
Apontamento e controle de atividades
Recursos disponíveis (data, custos) Diagrama de uso de recursos
Figura 40: Etapas do planejamento operacional (produção por projetos)
8.3.3. Modelagem em sistemas de produção contínua Sistemas de produção contínua podem ser de 2 tipos básicos, em função das
características do fluxo de produção : processos contínuos ou processos discretos.
Em sistemas de processo contínuo, como a produção de gasolina numa refinaria ou alto-
forno, por exemplo, as ordens de produção e compras são emitidas em estrito acordo com
os planos de produção e compras gerados no planejamento agregado.
Típica destes sistemas é a produção com alto grau de padronização e a preocupação com
o máximo volume de produção e utilização dos recursosxv. Assim, em nível operacional
apenas se executa o planejado e se corrige em função das variações apresentadas em
função de flutuação da demanda, paralisações das máquinas, etc.
Eis um exemplo deste processo:
A usina KOZAN determinou um plano de produção de 30.000 sacas de açúcar e
30.000 ton. de álcool. Foi programada uma produção de 1.000 sacas por dia de
xv A maior parte dos produtos feitos sob esse sistema é de baixo valor unitário e o alto fluxo de produção é necessário para custear os custos fixos associados aos equipamentos instalados.
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açúcar e 1.000 ton de álcool, dado que são 30 dias úteis de produção no mês.
Entretanto, nesta semana houve uma demanda extra por álcool. O PPCPE, no
planejamento operacional recebeu ordem para mudar o mix de produção: serão
produzidos 2.000 ton. de álcool e 500 sacas de açúcar para adequar os estoques.
Geralmente estes problemas são pouco complexos e podem ser resolvido com
programação linear, como uma extensão do problema de planejamento agregado.
Plano de produçãoPlano de compras Programação da
produção e compras
Programa de produçãoPrograma de compras
Execução
Controle de estoques Figura 41: Etapas do planejamento operacional (produção contínua, processos contínuos)
Em sistemas de processo discreto busca-se em geral maximizar o fluxo de produção com
os recursos disponíveis (humanos e máquinas).
Neste contexto, programar a produção consiste em alocar as tarefas e os recursos
disponíveis entre as estações de trabalho de forma a maximizar o fluxo de produção ou
cadência (quantidade produzida por unidade de tempo).
Se bem sucedida, todas as etapas da linha terão aproximadamente o mesmo tempo de
processamento, eliminando o gargalo, a etapa mais lenta da operação. A este processo
dá-se o nome “balanceamento de linhas”.
A Figura 42 esquematiza as etapas para este tipo de processo:
Emissão de ordens
Plano de produçãoPlano de compras
Balanceamento de linhas
Ordens de produçãoOrdens de compras
Programa de produçãoPrograma de compras
Execução
Apontamento da produçãoControle de estoques
Figura 42: Etapas do planejamento operacional (produção contínua, processos discretos)
O método de resolução destes problemas depende de sua complexidade. Nos casos mais
simples, modelos de programação matemática são suficientes, ao passo que para os mais
complexos é necessário introduzir heurísticas adequadas.
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A fábrica de rádios AIUA produz 1 tipo de aparelho em 3 etapas bem definidas. A
direção estava insatisfeita com o fluxo de produção e com o tempo parado dos
operários das etapas 1 e 2. Exigiu então que o PPCPE promovesse uma melhoria,
sem contratar novos recursos.
O PPCPE então elaborou 2 cenários alternativos de alocação dos recursos: 1
com repartição igual (cenário 2) e outro com uma repartição inversamente
proporcional à necessidade de homens-hora por unidade produzida (cenário 3).
No cenário 2 o gargalo migrou da etapa 3 para a etapa 2. No cenário 3, o
gargalo foi eliminado e a produção ficou totalmente balanceada. Os valores
devem ser arredondados de forma a encontrar números inteiros.
O exemplo acima é um caso simples. Considera que todos os recursos têm a mesma
produtividade, não é oferecido ao PPCPE a liberdade de reduzir ou aumentar o escopo de
uma etapa, e há apenas 1 tipo de produto.
8.3.4. Modelagem em sistemas de produção intermitente repetitiva
Sistemas de produção intermitente são aqueles em que a produção ocorre por meio de
ordens processadas em diversas máquinas ou em células de manufatura, de forma
descontínua.
Na produção intermitente repetitiva, caracterizado pela produção em lotes, tem-se
maior volume de produção e padronização que nos sistemas de produção intermitente
sob encomenda, onde a produção é esporádica.
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É freqüente se deparar com problemas de grande complexidade e, sendo sistemas comuns
em empresas de diversas setores tem se dado, ao longo dos últimos anos, grande
importância desta área no meio acadêmico.
A Figura 31 ajuda a entender as fontes desta complexidade: normalmente se tem um
maior mix de produtos (maior diversificação) e, portanto, diferentes tempos de fabricação
e de setup. Além disso, muitas vezes tem-se uma grande preocupação nas datas de início
e fim do processamento de cada tarefa, razão pela qual é necessário criar critérios e
métodos de seqüenciamento das ordens nas máquinas ou células de manufatura.
Em função do tipo de roteiro e configuração lógica do sistema estes podem ser
classificados em flow-shops ou job-shopsxvi,xvii.
Nos job-shops cada tarefa tem seu próprio roteiro pré-definido, podendo inclusive haver
retornos a células de manufatura já visitadas por ela.
Torno
Inspeção
Fresadora Lixadora 1
2
3
4
5
6
Torno
Inspeção
Fresadora Lixadora 1
2
3
4
5
6
Figura 43: Exemplo de um job-shop (fabricação de peças de metal)
Os flow-shops podem ser entendidos como job-shops “bem comportados”, em que o
roteiro das tarefas nas células de manufatura é fixo, linear e não há retornos – isto é –
segue uma lógica de “linha de produção”, ainda que o arranjo físico possa ser diferente.
Ambos as modelos podem ou não ter estoques intermediários (ou formação de fila entre
estações), opção que dá flexibilidade ao sistema, já que se pode reaplicar uma regra de
seqüenciamento, mas o torna bem mais complexo de ser resolvido.
xvi Maxwell, Conway, Miller (1967) classificam todos os sistemas de produção intermitente como job-shops, e depois faz distinções de alguns tipos., dentre os quais os flow-shops. A classificação considerada neste tópico é a mesma que utilizada por Pinedo (2002). xvii Pinedo define adicionalmente open-shops, modelos em que as ordens percorrem roteiros completamente diferentes, e não necessariamente passam por todas as máquinas. Neste estudo este modelo foi considerado um caso particular de job-shop.
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Existem diversas regras de seqüenciamento, conhecidas por regras de liberação
(dispatching), como: FIFO (First In First Out), em que as primeiras encomendas são
processadas antes; LIFO (Last In First Out) em que as últimas encomendas são
processadas antes; Menor data de entrega, em que a encomenda que primeiro deve ser
entregue é processada primeiro; Menor tempo de processamento primeiro, em que se
prioriza a tarefa que passará menor tempo na linha; etc.
Eis um exemplo fictício de seqüenciamento:
A fábrica de motores MERSSEDES recebeu para hoje a incumbência de montar
10 motores, todos com algum grau de diferenciação entre eles. Cada motor tem
uma data diferente de encomenda realizada e de entrega devida. Cada motor tem
também um tempo de processamento diferente. O PPCPE observou que se a
seqüência fosse de acordo com a chegada das encomendas (FIFO), muitas seriam
entregues com atraso. Decidiu então gerar uma seqüência que priorizasse a
menor data devida utilizando uma heurística implantada em um software.
A Figura 44 esquematiza a relação entre as etapas de produção.
Emissão de ordens
Plano de produçãoPlano de compras
Seqüenciamento
Ordens de produçãoOrdens de compras
Programa de produçãoPrograma de compras
Execução
Apontamento da produçãoControle de estoques
Figura 44: Etapas do planejamento operacional (produção intermitente repetitiva)
Estes problemas são em sua grande maioria bastante complexos, pois envolvem comparar
um número muito grande de possibilidades. Encontrar uma solução ótima é em geral uma
ambição inatingível e por este motivo foram desenvolvidos algoritmos heurísticos de
seqüenciamento, que são hoje utilizados por softwares de programação da produção.
A Figura 45 apresenta uma classificação dos métodos de resolução existentes para o
problema de programação da produção. No ramo direito encontram-se os heurísticos,
empregados no problema de produção intermitente.
Em relação aos estoques, todos os modelos de gerenciamento podem ser usados, a
depender do sistema em questão. Utilizar o MRP para gerar ordens de fabricação e
compras parece interessante, pois já se conhece o lead time dos processos e pode se ter
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uma idéia da seqüência de produção. Após a programação, os programas poderiam ser
usados para realimentar o MRP melhorando as estimativas antes usadas para as datas de
início dos processos.
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Modelos de solução para o problema de programação da
Figura 50: Fluxograma geral do processo de construção de um navio
A definição dos espaços e do layout do estaleiro é feita de forma a remover obstáculos e suavizar
o fluxo de materiais. A Figura 51 apresenta um esquema em que as etapas são associadas a
diferentes locais do estaleiro. São eles: 1) Suprimentos (estoques); 2) Fabricação de “partes”
(chapas, reforçadores, perfis, tubos, em oficinas); 3) Fabricação de painéis (oficinas); 4)
Montagem de sub-blocos, blocos e seções (oficinas); 5) Edificação (dique/ carreira); 6)
Acabamento (cais de acabamento).
O fluxo geral de produção é 1 2 3 4 5 6.
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O estoque de insumos e itens comprados (1) alimenta os outros pontos de processamento, assim
como o estoque de partes (chapas, tubos) alimentam a etapa de montagem de sub-blocos, blocos
e seções (realização do pré-outfitting).
Edificação
Fabricação de partes (chapas, tubos)
Acabamento
Montagem subblocos, blocos e seções
Fabricação de painéis
FornecedoresEstaleiro
Estocagem de materiais
Estoque intermediário
Estoque intermediário
Estoques
Processo
Ordem
1
2 3
45
6
Figura 51: Esquema do processo de construção de um estaleiro
As características apresentadas para estas etapas serão definidas em função de 4 níveis de
demanda: unitária, pequena, média e grande.
Tabela 23: Definição dos níveis de demanda dos estaleiros
Níveis de demanda de estaleiros considerados no estudo
Demanda unitária Apenas 1 navio feito em um intervalo de 12 a 18 meses
Demanda pequena Poucos navios feitos em um intervalo de 12 a 18 meses (1/2 navios de médio/grande porte)
Demanda média Número médio de navios feitos em um intervalo de 12 a 18 meses (3/4 navios de médio/grande porte)
Demanda grande Número grande de navios feitos em um intervalo de 12 a 18 meses (mais de 4 navios de médio/grande porte)
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Em seguida todas as etapas serão descritas e associadas a diferentes tipos de sistemas de
produção.
Compras e estocagem de materiais
No estaleiro, o pátio de recepção de chapas, o almoxarifado e áreas entre as oficinas são os locais
onde os estoques se encontram fisicamente.
Existem dois tipos de insumos utilizados na construção naval:
Itens sob encomenda (motores, geradores, propulsores, sistemas de propulsão, etc.), que são em
geral mais caros, específicos, com alto lead time de entrega (especialmente em períodos de alta
demanda) e com uma ou poucas unidades utilizadas em cada navio;
Materiais de consumo regular, para estoque (chapas de aço, reforçadores, perfis, tubos,
consumíveis de solda, etc.), em geral usados em maior quantidade, mais baratos, com menor lead
time de entrega e utilizados ao longo de todo o processo produtivo, em etapas diferentes.
Para os itens “sob encomenda” cabe utilizar um modelo ativo de gestão de estoques, pois se
sabe com precisão o que será necessário e, com boa aproximação, quando devem estar
disponíveis.
Para os materiais de consumo regular, a adoção de um modelo ativo ou reativo depende do
nível de demanda existente.
Para uma demanda unitária o termo consumo regular sequer é aplicável, e todos os materiais e
componentes serão comprados sob encomenda.
Para uma demanda não-unitária, um modelo reativo utilizando revisão periódica ou contínua
passa a ser recomendadoxx. Isso facilita o trabalho do PPCPE, que não precisa monitorar o
estoque continuamente. Quanto maior a demanda, maior o conteúdo de materiais de consumo
regular que compensam ser estocados, pois as paradas obrigatórias do sistema associadas à
eventual falta destes são grandes.
xx Esses materiais em geral são muitas vezes dedicados exclusivamente à um navio ou outro, por exigência dos armadores. Esta prática também facilita o controle das especificações por parte das sociedades classificadoras.
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Tabela 24: Modelos de gestão de estoque recomendados
Modelos de gestão de estoques por nível de demanda
No passado era comum integrar verticalmente praticamente todo o processo produtivo dentro do
estaleiro, isto é, fabricar na própria planta industrial a maior parte das peças e equipamentosxxi
que compõe o navio. Porém, à medida que as empresas se tornavam muito grandes, as
dificuldades de gestão aumentavam significativamente, prejudicando a eficiência do uso dos
recursos da empresa e seu desempenho. Entre as décadas de 80 e 2000 houve então um processo
de desverticalização generalizada em toda a indústria. As empresas passaram a concentrar
esforços nas áreas de maior competência e fazer parcerias estratégicas com fornecedores. Os
estaleiros seguiram essa tendência e se tornaram empresas mormente montadoras.
Há estaleiros hoje – em geral de menor porte - 100% montadores, que sequer fabricam as chapas
ou painéis que compõem seus blocosxxii.
As chapas, perfis e tubos, por exemplo, que representam grande parte destes materiais, são
comprados em estado semi-acabado. Para serem usados nas linhas de fabricação de painéis e
montagem de blocos e sub-blocos precisam ainda ser pintados, riscados, cortados e dobrados.
Essas atividades, todavia, podem variar bastante de peça para peça, em termos de importância do
prazo de entrega, do tempo de processamento e do roteiro de máquinas (pintura, furadeira,
fresadeira, corte, etc.), podendo inclusive haver tratamentos repetidos de uma mesma peça na
mesma máquina.
xxi Isto ocorreu inclusive no Brasil. O Ishibrás (Ishikawajima do Brasil) possuía uma planta dedicada a fabricação de motores. Hoje o local é ocupado pelo estaleiro Sermetal, dedicado apenas a reparos. xxii No Brasil, em alguns estaleiros focados na construção de embarcações de apoio marítimo, por exemplo, as chapas, perfis e outras peças são comprados já tratados e cortados, bem como os sistemas e equipamentos.
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Uma demanda regular de navios justifica a introdução de oficinas, que podem assumir diferentes
nomes em função do processo ou do item principal que produzem (calderaria, usinagem, corte,
válvulas, tubulações, eixo e leme, etc.). Caracterizam-se por um sistema de produção
intermitente repetitiva, com fluxo tipo job-shop, ou seja, com seqüência pouco padronizada
(ver item 8.3.4). Tabela 25: Modelos de sistemas de produção recomendados – fabricação de partes
Modelo de sistema de produção - fabricação de partes Demanda unitária Projeto Demanda pequena Intermitente rep., job-shop Demanda média Intermitente rep., job-shop Demanda grande Intermitente rep., job-shop
Fabricação de painéis
Painéis são estruturas simples de aço feitas basicamente de chapas e perfis trabalhados e
soldados. Podem ser de 2 tipos: planos ou curvos.
Os painéis planos respondem pela grande maioria dos painéis (compõem o fundo, costados
retos, convés e decks do navio). Há, na fabricação destes, roteiros de processos, lista de
materiais, equipamentos requeridos e tempos de processamento parecidos, podendo haver
diferenças quanto ao número e tamanho de perfis ou partes de aço que são soldadas às chapas.
Chapas
União de chapas
Marcação
Solda de perfis leves
Perfis pesados
Perfis leves
Solda de perfis pesados
Painel pronto
Linha de fabricação de painéis planos
Chapas
União de chapas
Marcação
Solda de perfis leves
Perfis pesados
Perfis leves
Solda de perfis pesados
Painel pronto
Linha de fabricação de painéis planos
Figura 52: Exemplo de linha de fabricação de painéis planos (First Marine International)
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Os painéis curvos, por outro lado, são em menor quantidade (compões as seções de proa e popa
e os blocos que unem os costados ao fundo do navio) e mais diferenciados. Cada um possui
diferentes curvaturas, a serem dadas às chapas e perfis que o compõem nas oficinas com
dispositivos especializados. Há, portanto um maior tempo de setup na fabricação associados ao
ajuste de gabaritos, cálculo das linhas de aquecimento das chapas, etc. Considerando estas
dificuldades, pode ser interessante para os estaleiros terceirizar a construção destes painéis,
dando ao processo geral de fabricação maior velocidade.
Se a demanda é unitária ou pequena, não compensa a elaboração de um sistema de produção
repetitiva para fabricação destas peças, que serão modeladas como produção por projeto.
Para um cenário de demanda média ou grande, as semelhanças de processo justificam a
existência de células de manufatura dedicadas, que tenham as partes fabricadas como insumos e
façam uso de equipamentos (de solda, transporte) e recursos humanos. Tal qual uma linha de
produção, a seqüência é bem definida e contínua. Caracteriza-se assim um sistema de produção
intermitente repetitiva, com seqüência linear (flow-shop). Tabela 26: Modelos de sistemas de produção recomendados – fabricação de painéis
Modelo de sistema de produção - fabricação de painéis Demanda unitária Projeto Demanda pequena Projeto Demanda média Intermitente rep., flow-shop Demanda grande Intermitente rep., flow-shop
O grau de automação a ser implantado na linha é avaliado por uma análise de custo e benefício,
entre o custo dos equipamentos e mão-de-obra dispensada e o maior volume de produção
permitido.
Montagem de sub-blocos, blocos e seções
Uma vez fabricados, os painéis são agrupados entre eles e somados a conjuntos de tubulações e
outros sistemas, dando origem a sub-blocos ou diretamente a blocos. Posteriormente, os blocos
podem ser soldados uns aos outros para formarem seções (ver item 9.1). Trata-se de um processo
de montagem cujas características podem variar de estaleiro para estaleiro, em quesitos como
grau de automação, terceirização de/para outros estaleiros e grau de pré-outfitting embutido.
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Após o transporte dos painéis que o compõem, nesta fase o sub-bloco, bloco ou seção em
construção não se movimenta necessariamente: quem o faz são os insumos e recursos, composta
em grande parte por soldadores e montadores, que realizam o pré-outfitting.
Assim como no processo anterior, para uma demanda unitária ou pequena, a modelagem do
sistema é a de projetos. Para demandas maiores, o roteiro semelhante de processos caracteriza
essa etapa como produção intermitente repetitiva, de fluxo tipo flow-shop.
Tabela 27: Modelos de sistemas de produção recomendados – montagem de sub-blocos, blocos e seções
Modelo de sistema de produção - montagem de blocos, seções Demanda unitária Projeto Demanda pequena Projeto Demanda média Intermitente rep., flow-shop Demanda grande Intermitente rep., flow-shop
É importante ressaltar que, embora existam diferenças entre os diferentes sub-blocos, blocos ou
seções, as semelhanças de materiais e processo justificam organizar a produção com roteiros bem
definidos e interligados, usufruindo de ganhos de escala como se fossem produtos com elevado
grau de padronização (ou idênticos).
A Figura 53 mostra o processo de montagem de um bloco. Neste exemplo, o bloco é feito a partir
de 3 sub-blocos, compostos por 2 painéis planos, 1 levemente curvado, e sub-montagens com a
estrutura transversal. Após a fabricação dos painéis, os sub-blocos são virados e soldados.
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Chapas
União de chapas
Linha de painéis planos 1
Linha de painéis planos 2
Linha de painéis curvos
Marcação
Solda de perfis leves
Solda de perfis pesadose estrutura transversal
Perfis leves
Perfis pesados e sub-montagens (estrutura transversal)
Bloco pronto para edificação
Giro 90o
Giro 90o
Blocos acabados
Sub-blocos
Chapas
União de chapas
Linha de painéis planos 1
Linha de painéis planos 2
Linha de painéis curvos
Marcação
Solda de perfis leves
Solda de perfis pesadose estrutura transversal
Perfis leves
Perfis pesados e sub-montagens (estrutura transversal)
Bloco pronto para edificação
Giro 90o
Giro 90o
Blocos acabados
Sub-blocos
Figura 53: Exemplo de linha de fabricação de painéis planos (First Marine International)
Os processos de fabricação de painéis e montagem de sub-blocos, blocos e seções são
intimamente interligados, de forma que no instante em que um sub-bloco é montado seus painéis
e partes integrantes devem estar disponíveis. Da mesma forma, no instante em que um bloco será
montado, seus sub-blocos dever estar prontos, bem como os eventuais sistemas e equipamentos a
serem montados no pré outfitting. A melhor sincronização dos processos implica em menor
tempo total de fabricação ou montagem e menor estoque de componentes em processo.
Esta preocupação deverá necessariamente ser considerada na integração entre as etapas de
produção.
Edificação
O processo de edificação do navio, isto é, a sucessiva junção de blocos e/ou seções ao navio em
construção no dique ou carreira, diferencia-se dos demais porque há relações de
interdependência entre os processos envolvidos. Não é possível edificar um bloco de convés
antes do fundo e costado, por exemplo. É um processo lento, que ocorre concomitantemente à
construção de blocos e outras atividades no estaleiro.
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É também característica a existência de subprocessos que podem ocorrer em paralelo ao longo
desta etapa, como a edificação de blocos em pontos diferentes do comprimento do navio ou em
bordos diferentes, por exemplo.
Essa relação não existe, por exemplo, nos processos de montagem de blocos. Embora
dependentes da sincronização com as etapas de montagem de sub-blocos e fabricação de painéis,
a montagem em si de blocos diferentes são processos completamente independentes. Além disso,
como visto anteriormente são caracterizados por uma seqüência linear de operações (flow-shop),
sem paralelismos.
Outro aspecto relevante é que a solda dos blocos ou seções são processos demorados, de difícil
execução e composto por uma série de atividades pouco padronizáveis, como soldas de tipos,
direções e comprimentos diferentes. Problemas verificados ao longo destes passos podem ainda
afetar o desempenho financeiro do estaleiro, já que o cronograma de desembolso do armador (ou
agente financiador) ao estaleiro está ligado a marcos de início e fim do processo de edificação:
batimento de quilha e lançamento, respectivamentexxiii.
Estas características apontam para um sistema de produção por projetos para a edificação, para
qualquer cenário de demanda. Tabela 28: Modelos de sistemas de produção recomendados – edificação do navio
Modelo de sistema de produção - edificação do navio Demanda unitária Projeto Demanda pequena Projeto Demanda média Projeto Demanda grande Projeto
O dique ou carreira, onde o navio é edificado, é freqüentemente apontado como gargalo da
construção. Nestas condições, as datas em que os blocos ou seções devem ser edificados
desencadeiam os processos de fabricação e montagem nas etapas associadas aos níveis mais
baixos da estrutura de produto.
xxiii Além destes, a data de instalação do motor principal, que também ocorre ao longo da edificação,pode ser associada ao desembolso de uma parte do financiamento, principalmente devido ao altíssimo custo deste equipamento.
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Acabamento (outfitting)
Após o lançamento do casco do navio na água, uma série de atividades de naturezas diferentes
deve ser executada, como a instalação do sistema elétrico, encanamento, instalação de bombas,
equipamentos de apoio à habitação, jateamento, pintura, entre outros. A maior parte destas
podem ser executadas em paralelo.
Essas atividades requerem diferentes competências e dificilmente um estaleiro as têm em sua
totalidade no seu corpo de recursos humanos. Por isso costuma-se terceirizar parte destas
atividades, sob a responsabilidade do estaleiro para o cumprimento das exigências de custo,
prazo e qualidade.
É nesta fase final do processo produtivo que há a maior parcela de diferenciação de produto.
Cada navio tem requisitos de acabamento particulares.
O modelo conceitual mais adequado de sistema de produção é o por projetos, assim como para
a edificação (para qualquer cenário de demanda). Tabela 29: Modelos de sistemas de produção recomendados – acabamento do navio
Modelo de sistema de produção - acabamento do navio Demanda unitária Projeto Demanda pequena Projeto Demanda média Projeto Demanda grande Projeto
9.2.1. Síntese: sistemas de produção associados às etapas do processo produtivo do estaleiro, por nível de demanda
A tabela abaixo sintetiza os modelos de sistemas de produção adequados à estaleiros, em função
do nível de demanda.
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Tabela 30: Modelos de sistemas de produção recomendados – todos os processos
Etapas do processo
Demanda unitária Demanda pequena Demanda média Demanda grande
Suprimento/ compras
Ativo (encomenda)
Ativo/ Reativo (encom./ estoque)
Ativo/ Reativo (encom./ estoque)
Ativo/ Reativo (encom./ estoque)
Fabricação de partes Projeto
Intermitente rep., job-shop
Intermitente rep., job-shop
Intermitente rep., job-shop
Fabricação de painéis Projeto Projeto
Intermitente rep., flow-shop
Intermitente rep., flow-shop
Montagem de blocos, seções Projeto Projeto
Intermitente rep., flow-shop
Intermitente rep., flow-shop
Edificação do navio Projeto Projeto Projeto Projeto Acabamento do navio Projeto Projeto Projeto Projeto
10. Estratégia e objetivos da operação em estaleiros brasileiros
Conhecidas as características essenciais de navios e a lógica subjacente ao processo de produção,
faz-se o delineamento da estratégia competitiva e da operação dos estaleiros. O planejamento
estratégico, etapa da hierarquia de planejamento em que as decisões de nível estratégico são
tomadas, serve para nortear as decisões de nível tático e operacional, que serão posteriormente
detalhadas.
Este tópico representa ainda uma complementação ao estudo “Nichos de Mercado
Potencialmente Atraentes ao Brasilxxiv, realizado no Centro de Estudos em Gestão Naval, na
medida em que o aspecto operacional da estratégia competitiva do estaleiro é olhada com maior
detalhe.
Parte-se da hipótese que a estratégia competitiva do estaleiro não deve se apoiar sobre políticas
protecionistas, subsídios excessivos e quaisquer vantagens que não obtidas através da eficiência
de sua gestão e operação. Também é notável que muitas empresas que conseguem ter perenidade
no Brasil têm por traz um grupo armador que lhe garante demanda, estabelece planos no longo
prazo e ajuda a absorver as perdas em períodos de baixo volume de vendas.
xxiv Ver Pinto, Colin, Santoro, et al. (2007)
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A contribuição que se tenta ora oferecer é no sentido de criar condições para que o Brasil possa
competir com outros países principalmente em função da competência dos seus estaleiros.
Considera-se, no delineamento da estratégia competitiva e da operação, discutida neste
capítulo, um estaleiro com demanda média, o que corresponde à construção de 3 a 4 navios
de médio ou grande porte num intervalo de 12 a 18 meses.
10.1. Estratégia competitiva O sistema produtivo de um estaleiro caracteriza-se como uma manufatura responsiva, ou seja,
tem a responsividade como principal atributo da sua estratégia competitiva. Responsividade
pode ser definida como a capacidade de atender as necessidades do cliente.
No caso da indústria brasileira esse termo ganha contornos diferentes de que em países
consolidados no mercado, como Coréia do Sul, Japão e China.
Estes países possuem vantagens competitivas “intransponíveis” para o Brasil no médio prazo:
tecnologia de produto e processo, ganhos de escala via padronização dos produtos e processos e
custos reduzidos de produção (especialmente na China).
Na última década, alguns estaleiros japoneses e principalmente coreanos adotaram uma
estratégia de produção com alto nível de padronização, reduzindo ao máximo a interferência do
armador no projeto.
Essa eficiência se traduz em custos menores e alta produtividade. Por outro lado, compromete a
diversidade dos produtos oferecidos, já que a customização requer também diversificação de
processos, adicionando custos não previstos aos estaleiros mais eficientes. Isso abre
oportunidade para outros estaleiros no mundo que possuem uma produção mais flexível, capaz
de executar diferentes projetos e aceitar modificações durante a construção a um preço
relativamente mais baixo.
Devido ao seu atraso em tecnologias de produto, de processo e técnicas de gestão na indústria
naval, os estaleiros brasileiros estão sujeitos a uma demanda que valoriza a flexibilidade, tanto
quanto prazo e preçoxxv.
xxv A qualidade da construção no meio naval assume papel tão relevante que é um critério excludente do mercado mundial. Ou o estaleiro está apto a cumprir os requisitos estabelecidos em regras de sociedades classificadoras
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Ao tentar competir em preço e tecnologia, o Brasil tem diversas desvantagens. Consegue obter
encomendas apenas em período de alta demanda, quando a oferta de curto prazo está saturada.
O Brasil tem melhores condições de disputar um lugar de destaque no mercado mundial
buscando satisfazer outras necessidades dos clientes que não priorizam alta tecnologia ou preços
baixos.
Neste contexto, são pontos fortes da estratégia competitiva a confiabilidade de prazo, rapidez
no atendimento de pedidosxxvi e a flexibilidade no projeto e na produção. O cliente, em geral,
aceita pagar preços mais altos, contanto que tenha segurança quanto ao prazo estabelecido, que
este não seja muito grande, e que esteja apto a produzir navios mais customizados.
Armadores mais sensíveis ao tempo de entrega também são especialmente atraentes, desde que o
estaleiro seja capaz de atender às expectativas.
A flexibilidade no projeto e produção permite atender diferentes tipos de clientes, o que reduz a
vulnerabilidade diante de outros concorrentes e oscilações do mercado. Alguns estaleiros buscam
foco em determinado tipo de navio, mas isso não é indicativo de sucessoxxvii.
À diversidade de produtos corresponde uma maior liberdade de parametrização dos processos
produtivos, portanto é preciso utilizar-se de sistemas suficientemente flexíveis, em que os
processos podem ser adaptados a diferentes requisitos dos clientes com baixo custo e tempo de
setup.
O sistema não só deve ser apto à diferenciação de produto, mas também às alterações solicitadas
ao longo de cada projeto. Nesse sentido, um alto grau de mecanização não é interessante, pois as
máquinas são mais custosas e de parametrização complicada. Os processos realizados por
homens permitem maior liberdade de mudanças, conquanto exijam um controle de qualidade e
produtividade mais severo.
mundialmente aceitas, ou não poderá vender para a maioria dos armadores. Desta forma, não é considerado um fator de competitividade entre estaleiros, mas sim de seleção dos que podem ou não tomar parte no mercado. xxvi Entendido como baixo tempo para atender à uma encomenda ou alteração do navio. xxvii São exemplos estaleiros brasileiros de pequeno porte que se dedicam atualmente apenas à construção de embarcações de apoio marítimo. Isso é justificável num contexto em que não há condições de competitividade em outros segmentos e em que a demanda interna oferece condições privilegiadas devido ao alto valor histórico do preço do petróleo. No entanto, estes estaleiros jamais fizeram uma exportação “direta” e estão bastante expostos à volatilidade do mercado de petróleo. Para mais detalhes ver Pinto, Colin, Gattaz, et al. (2006)
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Pontos adicionais da estratégia competitiva dependem de cada empresa em particular.
Ocasionalmente foca-se nichos ou clientes em específico,um maior conteúdo de reparo naval
como forma de complementar a receita, etc.
10.2. Objetivos e estratégia da operação Com base na estratégia competitiva são definidos alguns objetivos do sistema de produção.
Como regra geral, a seqüência de apresentação corresponde à ordem de prioridade na sua
configuração.
1. Minimizar atrasos: reduzir diferença entre data esperada e data de entrega, tanto na
produção completa do navio quanto nos processos de fabricação ou montagem de itens
intermediários (blocos, painéis, etc.). Caso o estaleiro seja flexível para entender à
diferentes demandas, mas o faça com muitos atrasos, sua vantagem comparativa
desaparece;
2. Minimizar a oscilação dos níveis de produção: permite a operação com equipamentos e
ferramentas de menor capacidade, bem como uma menor força de trabalho, menor custos
de admissão, demissão, horas-extras e ociosidade;
3. Minimizar estoques: diz respeito aos estoques de matéria prima, componentes
comprados e materiais em processo (não há obviamente estoque de saída). A redução no
estoque auxilia na redução do lead time médio do processo e conseqüente redução do
tempo de atendimento ao cliente. Como não se trabalha com estoques de produtos
acabados e os produtos possuem estruturas complexas, esse objetivo depende de
ferramentas que permitam a sincronização do processo de produção e o timing correto
das operações;
4. Maximizar a eficiência operacional do estaleiro: significa ser eficiente no uso de
materiais, na utilização de equipamentos de produção, transporte e armazenagem, na
ocupação de espaços, no uso de recursos humanos e na obtenção dos níveis de qualidades
do projeto.
É importante observar que os objetivos guardam certo conflito entre eles, de forma que a
priorização é importante para orientar as decisões. Por exemplo, para minimizar atrasos é preciso
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manter um nível alto de disponibilidade de recursos, comprometendo estoques e eficiência
operacional.
Os objetivos da operação sugerem processos de tomada de decisões de operação
preponderantemente ativos, com base em pedidos ou mesmo previsões.
A estratégia de operação do estaleiro brasileiro deve se alinhar à estratégia competitiva e aos
objetivos estabelecidos. São elencados alguns dos princípios mais importantes a serem seguidos:
Precisão nas estimativas de preço e prazo de entrega do navio
Na fase de negociação da obra junto ao armador, o estaleiro deve estar apto a estimar
com precisão o prazo e custos de construção. Para tanto, o PPCPE deve, na medida do
possível, ter um base de dados confiável com tempos de fabricação e tempos de entrega
de componentes a serem utilizados.
O PPCPE deve também ser capaz de orientar a direção na elaboração do orçamento, que
depende em boa medida dos recursos a serem empregados e do cronograma de compras
dos principais equipamentos.
Da qualidade dessas estimativas depende a confiabilidade do armador no estaleiro. Mais
importante que a rapidez na entrega é a capacidade de entregar no prazo prometido sem
ter incorrido em custos adicionais (sem atrasos significativos).
Flexibilização e integração do processo de projeto e produção
Busca-se a melhor integração possível com os clientes, oferecendo-lhes um sistema
flexível, em que é possível criar ou alterar projetos com tempo e custos relativamente
baixos.
É necessário estabelecer, nesse sentido, uma área de projetos orientada a reduzir a
complexidade de produtos e facilitar a manufatura. Isso depende do uso efetivo de
softwares de engenharia simultânea aptos às modificações solicitadas ao longo da
construção, que interliguem projeto e produção de forma rápida e clara.
Para o estaleiro que não possui a capacidade de projetar e que, portanto, compra projetos
prontos ou semi-prontos, é necessário ajustar os processos de alteração junto à firma que
elaborou o projeto para que as alterações sejam feitas rapidamente, a baixo custo, e de
acordo com as capacitações do estaleiro.
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Tendência de padronização de processos de produção e compras
O uso de componentes que sofrem processos padronizados ou muito similares confere
ganhos de escala ao estaleiro. Na fabricação de painéis em uma célula de manufatura, por
exemplo, pode-se utilizar métodos parecidos mesmo que os painéis tenham algumas
formas e tamanhos diferentes. É pertinente o estudo de tempos e métodos com vistas à
redução dos tempos e aumento da produtividade.
Aprimorar os sistemas de planejamento, programação e controle da produção e
estoques
Implantar ferramentas de PPCPE podem facilitar a gestão das operações do estaleiro e
contribui para seu sucesso.
Nesse sentido, a instalação de um sistema de informações transacional (ERP) deve ser
avaliada, na medida em que oferece a possibilidade de rearranjar a ordem das oficinas, re-
alocar a mão-de-obra e controlar os processos de compra e venda o que pode causar
redução no tempo de entrega dos produtos da empresa e uma sensível redução de custos.
O próprio processo de implementação desse sistema obriga a empresa a melhor organizar
seus processos (tanto produtivos como administrativos) e padronizá-los. Todavia é um
processo demorado e custoso, sendo interessante apenas para um nível médio ou alto de
demanda.
De acordo com os processos estudados no item 9.2 (ver
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Tabela 30), deve-se implantar um software de programação de projetos em rede (tipo
Primavera ou MS Project) para modelar a edificação e acabamento do projeto.
Finalmente, o uso de um MRP é indispensável para gerar as ordens de fabricação e
compras necessárias em todas as etapas da produção de navios. Em geral, o MRP é
fornecido como um módulo do ERP.
A formação da mão-de-obra responsável pelo PPCPE deve acompanhar o uso e
aprimoramento desses sistemas, por meio de programas de treinamento.
Flexibilidade na adequação dos recursos ao volume de produção
É imperativa a necessidade de adotar processos flexíveis de expansão ou retração da
disponibilidade de equipamentos e mão-de-obra (contratação, demissão, contratação
de horas-extras), para que seja possível atender aos clientes nas condições de prazo que
tiverem sido requisitadas. Por outro lado, em época de baixa demanda é necessário que o
estaleiro possa reduzir seus custos, no sentido de equilibrar o seu fluxo de caixa.
Qualificar funcionários e incentivar sua participação ativa na resolução de
problemas operacionais
Deve-se também investir na formação e utilizar a inteligência dos funcionários na
resolução de problemas operacionais, incentivando a realimentação das informações da
produção ao PPCPE. Espera-se então que o sistema responda mais rapidamente a desvios
em relação ao planejado. Isto é particularmente interessante no Brasil devido ao baixo
índice de mecanização da produção.
Integração com a cadeia de suprimentos
O princípio é simplificar a aquisição de recursos e materiais e eliminar tempos
desnecessários, fazendo com que a rede de fornecedores (navipeças, siderúrgicas) opere
de forma harmônica e sincronizada com a velocidade da empresa. Permite aprimorar
o nível de competitividade, reduzindo o desbalanceamento no processo produtivo e
atrasos de entrega. Isto também favorece a redução do tamanho dos lotes e do estoque
médio de materiais.
Para atingir este nível de integração é necessário estabelecer uma rede de fornecedores
confiável e que possa adequar os processos aos programas de construção do estaleiro.
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11. Modelagem para planejamento e programação em estaleiros brasileiros
O processo de planejamento e programação da produção e estoques em estaleiros brasileiros
deve atender as especificidades da nossa indústria e seguir as diretrizes estabelecidas na
estratégia competitiva e da operação.
Será considerado na modelagem um estaleiro de demanda média (3 a 4 navios de médio ou
grande porte em 12 a 18 meses), assim como no capítulo precedente.
Analisando as etapas da produção definidas no item 9.2, pôde-se verificar que, para um estaleiro
de demanda média:
• Os processos de fabricação de painéis e montagem de sub-blocos, blocos e seções
caracterizam sistemas de produção intermitente repetitiva com roteiro linear (flow-shop);
• Os processos de edificação e acabamento caracterizam sistemas de produção por projetos.
Desta forma, é possível especificar um esquema lógico do estaleiro, com base no processo geral
de construção colocado na Figura 51.
Este esquema conta na Figura 54, a seguir.
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Fabricação de partes (chapas, tubos)
Edificação e acabamento
Fabricação de painéis e montagem de sub-blocos, blocos, seções
Fornecedores
EstaleiroSuprimento
Estoques
Processo
Ordem
Estocagem de materiais
Intermitente repetitiva job-shop
Estoque intermediário
Intermitente repetitiva flow-shop
Projeto
Figura 54: Esquema da configuração lógica de um estaleiro para demanda média
Para cada sistema de produção (intermitente repetitiva, projetos, etc.) existem métodos
adequados para planejamento e/ou programação, como foi mostrado no capítulo 8.
11.1. Planejamento tático Deve-se decidir sobre o atendimento das demandas e o uso da configuração em médio prazo.
Duas alternativas são viáveis:
• Elaborar uma rede de atividades com um horizonte de médio-prazo (anual), período de
replanejamento mensal, utilizando recursos de forma agregada (por exemplo, centros de
manufatura, oficinas, equipes de operários). Para uma demanda média, na rede deverá
constar as datas de edificação e início de construção dos blocos ou seções.
Com dados de produtividade de construções passadas e os requisitos de prazo do cliente,
pode-se calcular a data de início da construção do navio. A inviabilidade de uma
encomenda será verificada quando a data de início gerada pelo programa, com o método
CPM, for negativa para certa disponibilidade de recursos;
Esta abordagem não permite dimensionar recursos de forma otimizada (balanceando
contratações, demissões, horas-extras e subcontratações por período).
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• Elabora-se um modelo de planejamento agregado para, num horizonte de médio prazo,
decidir sobre produção, adiantamentos, atrasos, contratações, demissões, horas-extras,
terceirizações e subcontratações (ver exemplo na Figura 34, na página 73).
São utilizados recursos de forma agregada. Quanto ao nível de detalhe de produto, o uso
de blocos como objeto a ser planejado, ao invés de navios, abre a possibilidade de
destinar parte de sua capacidade ociosa para a construção de blocos ou estruturas para
outros estaleiros, caso exista essa demanda, bem como alugar a capacidade de outro
estaleiro. Acordos como esses ocorrem atualmente entre estaleiros brasileiros, contudo
não parece ser de forma cuidadosamente planejadaxxviii.
Esta abordagem permite dimensionar recursos de forma otimizada.
A abordagem sugerida é o planejamento em rede com atividades, pois já se elabora a
estrutura que servirá de base para montar o planejamento operacional, além de favorecer a
flexibilidade – requisito estratégico do estaleiro.
Numa indústria em que as mudanças são constantes e é preciso responder a elas rapidamente.
Uma ferramenta otimizante tem pouco valor. Por outro lado, uma que calcula e ajuda a gerir as
atividades do caminho crítico de um projeto e folgas é bastante valiosa.
11.2. Planejamento operacional O planejamento operacional é fundamentalmente dividido em duas etapas, como apresentado no
item 8.3.1: emissão de ordens e programação de ordens de produção e compras.
Utilizando um estaleiro com demanda média, têm-se as seguintes características: Tabela 31: Modelos de sistemas de produção recomendados – todos os processos para demanda média
Etapas do processo Demanda média Suprimento/ compras Ativo/ Reativo (encom./ estoque) Fabricação de partes Intermitente rep., job-shop Fabricação de painéis Intermitente rep., flow-shop Montagem de blocos, seções Intermitente rep., flow-shop Edificação do navio Projeto Acabamento do navio Projeto
Planejar operacionalmente o estaleiro é replicar essas etapas em cada uma das partes do sistema
que foram modeladas. A Tabela 32 oferece os modelos de emissão e programação, sugeridos. Tabela 32: Modelos de emissão de ordens e programação em estaleiros brasileiros - demanda média
xxviii Stupello, Losito, Freitas (2006)
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Etapas do processo Modelos de emissão de ordens de produção e compras
Modelos de programação da produção e compras
Suprimento/ compras MRP e modelos reativos de estoques Programação de compras
Fabricação de partes Materials Requir. Planning MRP Programação de oficinas (job-shops)
Fabricação de painéis Materials Requir. Planning MRP Programação de células (flow-shops)
Montagem de blocos, seções Materials Requir. Planning MRP
Programação de células (flow-shops)
Edificação do navio Programação em rede Programação em rede Acabamento do navio Programação em rede Programação em rede
A importância do uso do MRPxxix reside no fato que, ao armazenar-se a estrutura de produto e
ordenarem-se lotes de compras e fabricação em quantidades e datas, em função da necessidade,
diminuem-se consideravelmente o tempo entre a chegada ou fabricação efetiva e a data devida,
sincronizando-se as operações e reduzindo o custo de estoques.
No Parte III será elaborado um protótipo que estudará a montagem e a edificação de um navio.
Pode-se ter, por meio de sua leitura, melhor entendimento dos processos ora apresentados.
Edificação e acabamento do navio
A edificação e acabamento do navio, ambos modelados como projetos, recebem como dado de
estrada a data de entrega requerida pelo armador.
O acabamento é uma etapa com menor grau de dependência das demais, isto é, é iniciada após o
lançamento do navio e não requer grande quantidade de componentes produzidos nas oficinas.
Por outro lado, em função do acabamento diversos componentes fornecidos por outras empresas
(navipeças) são adquiridos.
A edificação, etapa imediatamente anterior, são emitidas ordens em função das relações de
dependência na colocação dos blocos e uso dos recursos, buscando minimizar o tempo de
término do projeto.
Em seguida é feita a programação, que deve ser feita e controlada cuidadosamente, já que se trata
do uso do ativo gargalo do estaleiro: o dique ou carreira.
Nesta etapa as datas de edificação são deslocadas no tempo respeitando as restrições de recursos
(nivelamento), gerando um sinal mais equilibrado de necessidade de recursos.
xxix Ou preferencialmente o MRP II, que considera também a capacidade dos recursos produtivos
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A saída da programação em rede é a data de início de montagem dos blocos, que servirá, por sua
vez, como dado de entrada do passo seguinte.
Fabricação de partes, painéis, montagem de blocos, seções
Como já afirmado anteriormente, é essencial manter a sincronia entre os processos de fabricação
e montagem para não gerar estoque em curso e dar fluidez ao sistema.
A partir das datas geradas pela programação em rede da edificação, e de posse do tempo total de
fabricação de cada componente e compras de materiais, da estrutura de produto e roteiro de
processos, têm-se as informações necessárias para gerar ordens com o MRP.
As ordens contêm as necessidades líquidas de cada material ou item intermediário, já com as
datas em que devem ser terminadas e enviadas.
A programação destas ordens pode ser feita por meio da simulação de regras de liberação, em
que se determina a seqüência em que as ordens serão operadas nas máquinas, de forma a
otimizar uma função objetivo, como menor data de entrega, menor folga, FIFO (First In First
Out).
Normalmente, os problemas de programação de job-shops e flow-shops são bastante complexos,
do ponto de vista computacional, e por isso existem diversas heurísticas disponíveis que
conduzem o usuário são soluções efetivamente melhores (ver Figura 45)xxx.
Park (1996) dá um exemplo emblemático da importância da programação para estaleiros de
grande demanda. Mostra que num dos maiores estaleiros do mundo, a principal prioridade no
planejamento é justamente o nivelamento de recursos. Para tanto, uma heurística foi
desenvolvida para distribuir a produção no tempo de forma e estabilizar a carga de trabalho nas
oficinas de fabricação e montagem.
Para um estaleiro de demanda média, um sistema de MRP emite ordens de fabricação, montagem
e compras com datas aproximadas para estes processos (ainda que com limitações, conforme
explicado no item 8.3.1).
Suprimentos
xxx Para estudo mais aprofundado das heurísticas recomenda-se a leitura de Morton, Pentico (2006)
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As ordens de compras para os itens sob encomenda são emitidas diretamente, seguindo as
sugestões de um MRP. Quanto aos demais itens que utilizam modelos reativos de gestão de
estoques, as ordens são geradas no momento do uso com base em políticas ou modelos de
reposição.
11.3. Controle da produção e estoques O controle da produção e dos estoques merece especial atenção na indústria naval, atividade de
alta complexidade, com um número muito grande de operações e recursos envolvidos, e em que
o cumprimento do prazo de entrega é uma das prioridades.
Manter o controle da produção e estoques no estaleiro é um papel que não é apenas do PPCPE.
Os principais documentos observados nessa atividade, sob a ótica do PPCPE, são os
apontamentos de compras e produção.
Através deles pode-se conhecer o estado do sistema, para efeito do planejamento e programação,
e o realizado entre dois instantes para efeito do controle.
Embora o PPCPE receba os apontamentos e identifique os eventuais atrasos ou faltas, o alcance
de suas reações é limitado. Na construção naval uma das principais fontes de atrasos é a baixa
eficiência da mão-de-obra, cujo controle não está ao alcance do responsável do PPCPE, e sim ao
do gestor da produção.
Esta atividade do PPCPE requer competências distintas das necessárias ao planejamento e
programação, que vão desde a habilidade do gestor em motivar e dar condições plenas à sua
força de trabalho para executar o que foi planejado, até implantar métodos ou ferramentas
específicos para efetuar o apontamento, prever ocorrências futuras, entre outros.
Tais habilidades são bastante específicas e merecem um estudo posterior mais detalhado.
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12. Análise de ferramentas de PPCPE
As ferramentas de programação e gerenciamento de projetos e os Material Requirement
Planning (MRPs), integrados a Enterprise Resources Planning (ERPs)xxxi estão presentes em
grande parte dos estaleiros nacionais e estrangeiros, seja em softwares específicos ou inclusos em
pacotes que incluem outras ferramentas.
Neste capítulo, no item 12.1, foram comparados os principais softwares comerciais de
programação e gerenciamento de redes, sob diversos critérios, com o objetivo de orientar futuras
decisões quanto à aquisição do um destes sistemas.
Também foi elaborada pela equipe uma visão geral sobre os MRPs integrados a ERPs
disponíveis no mercado, no item 12.2.
É importante ressaltar que um estaleiro também decide, por vezes, desenvolver seus próprios
sistemas, em detrimento dos softwares presentes no mercado. Essa decisão é tomada ou porque
não encontrou no mercado um sistema que lhe cumprisse todas as expectativasxxxii, ou porque
considera que a ferramenta que desenvolveu é estratégica para o seu sucesso e possui atributos
que não podem ser copiados pelos concorrentes. Cada um desses sistemas tem suas
especificidades e não serão abordados neste estudoxxxiii.
12.1. Softwares de gerenciamento de projetos
12.1.1. Importância para as empresas O mercado de softwares de programação e gerenciamento de projetos expandiu muito ao longo
das últimas duas décadas. Hoje em dia, seu uso está largamente difundido e a habilidade de se
lidar com eles já é uma exigência feita aos gerentes de projeto (GPs).
Funcionalidades anteriormente realizadas com auxílio de outros softwares, como a geração de
relatórios, gráficos e apresentações estão sendo incorporadas aos programas de gerenciamento de
projetos, o que tem colaborado para sua difusão. xxxi Sistemas de Informação Transacionais, em português xxxii A empresa pode, eventualmente, ter encontrado um sistema adequado, porém a um custo proibitivo, embora em geral o desenvolvimento de softwares é significativamente mais custoso que a compra de sistemas prontos. xxxiii Uma visão geral dos softwares utilizados atualmente em estaleiros brasileiros é oferecida em Pinto, Colin, Akao (2007)
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Os principais aspectos levantados de acordo com os GPs a respeito dos softwares de
programação em rede foram os seguintes :
• Apenas 10% não utilizam softwares no gerenciamento de projetos;
• 50% os utilizam em todos seus projetos;
• 90% passa mais de 20% do seu tempo em atividades de planejamento e controle de
projetos;
• 40% dedicam 100% de seu tempo a essas atividades;
• 90% utilizam softwares no planejamento dos projetos;•80% os utilizam no controle dos
projetos;
• 80% acham as programações no mínimo adequadas;
• Apenas 3% consideram as programações inadequadas;
Os fatores mais relevantes para a decisão de utilizar ou não um programa comercial de
gerenciamento são o tamanho e a complexidade dos projetos.
De um modo geral, a decisão da escolha é tomada com base em uma análise bem detalhada,
considerando fatores como: capacidade e disponibilidade do software, treinamento ou suporte ao
uso, imposição do cliente, etc.
As principais ferramentas utilizadas são as de análise de caminho crítico e nivelamento de
recursos, freqüentemente apontadas como determinantes na escolha do software a ser utilizado.
Para a indústria naval, o mais importante é a análise do caminho crítico, cujo domínio é
necessário para que se cumpram os prazos associados à construção.
Em geral, os recursos disponíveis são mais utilizados ao longo do planejamento do projeto do
que em seu controle. Isso ocorre principalmente em função da grande quantidade de mudanças
realizadas no projeto ao longo de seu desenvolvimento.
Para que o software seja efetivamente utilizado no controle do projeto, são necessárias
atualizações constantes de todos os parâmetros, o que é bastante trabalhoso e, portanto, acaba
muitas vezes sendo desprezado.
A melhor utilização dos recursos para o controle é recomendada aos estaleiros, de forma
geral, para aumentar sua capacidade de gestão da produção. No caso brasileiro, em que se deve
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valorizar a flexibilidade de projeto e produção, isso é particularmente relevante, já que
alterações freqüentes repercutem no trabalho realizado pelo PPCPE sobre as ferramentas
computacionais estudadas.
Cabe à direção do estaleiro, neste contexto, assegurar que sejam realizadas as atualizações das
redes programadas, por parte do PPCPE ou dos responsáveis por tal atividade.
Apesar do grande número de usuários de softwares de programação e gerenciamento de projetos,
e da satisfação dos GPs quanto à sua eficiência, quase a totalidade deles julga necessária
pesquisas com vistas à melhorias na qualidade dos produtos. O nivelamento de recursos e a
programação das atividades são apontados como os aspectos a serem mais desenvolvidos.
12.1.2. Distribuição do mercado O mercado de softwares de programação e gerenciamento de projetos atualmente é dominado
pelo Microsoft Project, com 48% do total, e larga vantagem sobre os concorrentes. O segundo
colocado, Primavera Project Planner, tem 14% de participação. O terceiro software mais citado é
o Microsoft Excel, que é utilizado a despeito de não ter não as funcionalidades de projeto
incorporadas.
Este fato prova que muitas das funcionalidades presentes nos softwares de programação e
gerenciamento de projetos são pouco prezadas pelos usuários que, muitas vezes, optam por um
programa que conhecem, que é muito difundido e de uso muito mais amigável.
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Figura 55: Distribuição do mercado de softwares de programação e gerenciamento de projetos
Quanto aos diferentes segmentos de mercado, o MS Project lidera todas as áreas analisadas
(empresas de softwares, de hardwares, de engenharia, rede varejista e rede atacadista). O MS
Excel também é utilizado em todas as áreas.
A área em que o MS Project é menos utilizado é a varejista, área de forte presença do software
Project Workbench. O ramo da engenharia é aquele em que o Primavera e o MS Excel são mais
utilizados.
A Figura 56 apresenta uma análise do mercado de softwares de programação e gerenciamento de
projetos, classificando os programas de acordo com sua abrangência e habilidade necessária para
a execução. São definidas 5 categorias:
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Figura 56: Critérios de classificação dos softwares de programação e gerenciamento de projetos
Embora o MS Project seja líder de mercado, nesta classificação ele figura entre os “desafiadores”
(embora próximos dos “líderes”), pois, como será analisado a seguir, é um pouco menos
complexo e possui menos liberdade de parametrização que o software Primavera, por exemplo.
12.1.3. Comparativo dos principais softwares A maioria dos softwares de programação e gerenciamento de processos apresenta, de maneira
geral, os mesmos recursos e ferramentas. A despeito das semelhanças, a forma de estruturar e
controlar o projeto, a liberdade de parametrização e outros critérios os diferenciam, sendo
necessária uma análise minuciosa para a escolha da melhor opção para cada perfil de usuário e
necessidades requeridas.
A análise foi restrita a duas opções: Primavera e MS Project, em suas diferentes versões. Essa
opção tem por base as seguintes razões:
• Ambos detêm grande fatia do mercado (as duas maiores participações);
• São os líderes nas empresas de engenharia, área onde figuram os estaleiros;
• Apresentam relação equilibrada entre performance e difusão do uso.
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O MS Project realiza múltiplas funções e pode ser utilizado em projetos e empresas de todos os
tipos e tamanhos, enquanto o Primavera é mais orientado a ambientes onde são feitos projetos
maiores e mais complexos, bem como múltiplos projetos paralelos.
O primeiro, por ter um caráter mais comercial e ter sido desenvolvido para uso em larga escala,
possui interface mais amigável e pode ser aprendido mais facilmente. Por outro lado, o
Primavera é um software mais complexo e seus cursos básicos demandam mais horas de aula.
Ainda de acordo com as entrevistas realizadas, o Primavera é mais eficiente quanto ao controle
do projeto via rede, com visualização e atualização através de apontamentos feitos em rede
(ambos possuem tal funcionalidade). Outro fator é a possibilidade de se realizar novos projetos
com base em anteriores: opção que ambos oferecem, mas o Primavera é mais eficiente,
permitindo o registro e reutilização das estruturas e metodologias já empregadas.
Para programar as atividades de um projeto, é necessário que se faça uma parametrização. Esse
processo é mais rápido e fácil no MS Project, que tem uma quantidade de parâmetros menor que
o Primavera, que é orientado à projetos maiores e mais complexos, e precisa, assim, ser mais
flexível. É o software que mais suporta dados de entrada e argumentos, trabalhando de maneira
rápida com grande número de tarefas, enquanto seu concorrente torna-se mais lento quando
trabalha com elevada quantidade de entradas e tarefas.
Uma das principais funções no uso desses softwares, só não mais utilizada que a análise do
caminho crítico é o nivelamento de recursos. Nesse aspecto, o Primavera é ligeiramente melhor,
pois apresenta duas opções de restrições, que geram diferentes soluções, enquanto o software da
Microsoft apresenta apenas uma.
Comparadas as programações apresentadas para uma série de projetos com a duração mínima
deles, determinada pelo algoritmo de Talbot, a versão 1.0 do MS Project apresentou resultados
em média 25,6% acima do mínimo, e sua versão 3.0, em média, 6,2% acima. Já o Primavera,
utilizando as diferentes opções oferecidas em relação nivelamento de recursos, apresentou
resultados em média 7,45% acima da duração mínima.
Apesar desses softwares já serem bem desenvolvidos e acabados, ainda apresentam pequenas
deficiências ou não cobrem áreas específicas. Para sanar esse problema são desenvolvidos e
disponibilizados no mercado pequenos softwares, chamados add-ons. Como o MS Project
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domina quase metade do mercado, há uma série de add-ons desenvolvidos especificamente para
ele, enquanto que há poucos compatíveis com o Primavera.
Os GPs que utilizam o Primavera se declararam mais satisfeitos com seu programa que aqueles
que utilizam o MS Project . A vantagem é do mesmo software quanto à adequação dos
treinamentos realizados às expectativas dos usuários, e quanto à adequação das funcionalidades
aos objetivos propostos.
Outro fator que influencia a escolha do software é a facilidade com que se obtém material e
informações a respeito deles. Nesse aspecto, o MS Project apresenta larga vantagem em relação a
seu concorrente. Existe um guia “passo-a-passo” da Microsoft sobre como utilizar e instalar o
programa, bem como uma literatura vasta a este respeito. Como base de comparação, no acervo
de bibliotecas da Universidade de São Paulo (USP) são encontradas oito publicações a seu
respeito, enquanto não há nenhuma específica sobre o Primavera.
A respeito de cursos disponíveis, o panorama é similar. São muitos para o líder do mercado e
restritos em locais e horários para o Primavera. De acordo com consulta feita a três grandes
empresas de treinamento de pessoal, só uma oferecia cursos do Primavera (apenas no Rio de
Janeiro e Belo Horizonte), enquanto todas ofereciam cursos do MS Project em várias cidades
diferentesxxxiv.
Por último, foi feita uma análise dos custos de implementação de cada um dos programas. O MS
Project Standard custa aproximadamente R$ 1.000,00, ante R$ 850,00 do Primavera SureTrak,
ambos valores referentes a uma licença de uso do programaxxxv. Já o custo por licença de
software profissional da Microsoft é consideravelmente mais barato que seu concorrente. Custa
aproximadamente R$ 1.800,00, contra R$ 4.795,00 do Primavera Enterprisexxxvi.
12.1.4. Recomendações para a indústria naval Não há um software a ser recomendado em todas as situações. As especificidades dos programas
os tornam mais adequados em casos diferentes embora, em geral, todos apresentam recursos e
desempenhos bastante semelhantes.
xxxiv As agendas referem-se aos primeiros meses de 2007, podendo haver alterações em períodos posteriores xxxv Dados de Abril de 2007 xxxvi Não foram comparados custos de treinamento por usuário, pois a equipe não teve acesso aos custos de treinamento do Primavera. Um curso de 16 horas do MS Project Professional custa por volta de R$ 480,00 (em Abril de 2007)
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Devem ser ponderadas as necessidades de projeto e o tamanho do modelo. No caso da
construção naval, isso corresponde à definição do nível de demanda (número de atividades e
projetos em paralelo), de quais partes do fluxo de construção serão contempladas pela
programação em rede, bem como do porte do navio e grau de detalhamento da sua estrutura de
produto considerada na programação.
Além disso, devem ser ponderadas as competências em programação e gerenciamento de
projetos existentes no estaleiro (e eventualmente as que podem ser contatadas no mercado de
trabalho).
Em projetos menores, o MS Project Professional se apresenta como a solução mais
indicada:
• Possui uso e instalação mais amigável, mais adequado a estaleiros que podem não possuir
competências em programação e gerenciamento de projetos;
• Parametrização mais simples, o que pode ser bastar para projetos simples de construção
naval;
• Maior acesso a informações, tanto através de cursos quanto na literatura;
• Possui uma série de add-ons compatíveis para suprir deficiências;
• Menor custo de implementação, mais adequado à estaleiros pequenos ou com restrições
orçamentárias.
Já para grandes projetos, o Primavera Enterprise é a melhor opção:
• Desenvolvido especialmente para grandes projetos de engenharia, como no caso da
construção naval de médio e grande porte;
• É mais flexível e lida mais rapidamente com grande número de tarefas. Este aspecto é
especialmente relevante para a indústria naval de demanda média ou grande, já que o
número de atividades a programadas é muito grande;
• É mais eficiente quanto ao nivelamento de recursos, mais adequado a grandes estaleiros,
que operam com uso intenso de mão-de-obra e forte limitação de prazo de entrega;
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• Apresenta facilidade de incorporar metodologias e estruturas antigas a novos projetos, de
maneira que se evitem erros cometidos anteriormente. Isto permite que estaleiros façam
navios similares aproveitem os dados de projetos já realizados;
• Mais adequado ao controle das atividades por apontamentos, via rede. Para estaleiros
médios e grandes, onde o controle é feito de forma regular e de forma disciplinada, esta
funcionalidade é relevante.
Assim, para um estaleiro de porte médio ou grande, com demanda regular, que reúne
pessoal com comprovada competência em programação e gerenciamento de projetos e faça
o controle da produção de forma disciplinada, recomenda-se o uso do software Primavera.
Para um estaleiro de menor porte ou com demanda unitária, que possua um processo de
construção mais enxuto (que compra, por exemplo, painéis já montados), que fazem
projetos mais simples ou que não reúnem em seus recursos humanos competências
expressivas em programação e gerenciamento de projetos, o MS Project é recomendado.
É importante ressaltar que, embora seja um processo trabalhoso, é possível migrar de um
software para outro, caso um estaleiro quiser mudar suas referências.
12.2. Softwares de Master Production Schedule (MRP) integrados a Enterprise Resources Planning (ERP)
As soluções ERP são oferecidas em um pacote, compostos por um programa central com um
banco de dados que integra as informações dos diversos módulos dos quais o ERP é composto.
São eles: finanças, produção, estoque, compras e vendas, logística, recursos humanos, entre
outros.
Existem muitos distribuidores de soluções ERP atuantes. Dentre€ eles estão: SAP, Microsoft,
IBM, Computer Associates, Oracle, Peoplesoft e Microsiga. Na maioria deles, se não na
totalidade, os MRPs são vendidos como um dos módulos do ERP. Esse é o caso do mySAP ERP,
líder mundial no segmentoxxxvii. Este software, distribuído pela SAP, é composto por quatro
módulos basexxxviii:
• Gerenciamento de recursos humano: tem como foco a gestão de recursos humanos,
possuindo ferramentas como o recrutamento on-line. Este módulo auxilia a decisão de
xxxviiPesquisa realizada pela Garter Group (http://www.gartner.com/) xxxviii Informações fornecidas pela empresa, em seu website (http://www.sap.com/brazil/index.epx)
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quem contratar, de como alocar mão-de-obra de forma eficiente e alinhar as habilidades
de cada pessoa com os objetivos da empresa. Além disso, ele possui também funções
para folha de pagamento e se é capaz de se adequar às restrições legais locais e globais;
• Finanças: possui recursos para gestão de contabilidade e desempenho. Gera relatórios
financeiros e administrativos e permite o controle e documentação de todos os processos
e transações financeiras da empresa. Pode se adequar às restrições do mercado local
como também sua moeda. Com isso, obtém-se uma maior visibilidade e controle sobre as
operações financeiras;
• Operações: este módulo é composto basicamente por seis áreas chaves – obtenção de
materiais, logística, desenvolvimento e produção de um produto, vendas e serviço –
essenciais para um melhor atendimento ao consumidor. Com elas, é possível atingir não
só um alto nível de atendimento, já que auxilia a diminuição do tempo de entrega do
produto ou serviço, mas também um alto nível operacional, fornecendo dados que
permitem o aumento da produtividade nos diversos processos, desde o fornecimento até a
entrega do produto/serviço. O MRP está incluso neste módulo.
• Serviços corporativos: ajuda a gerenciar a propriedade física da empresa, como a parte
relacionada a aluguel, manutenções preventivas, etc. Abrange também o gerenciamento
das carteiras de projeto, de viagens e da qualidade dos produtos e serviços. É possível,
neste módulo, padronizar processos de comércio para que seja possível a interação entre
sistemas SAP e não-SAP, tornando a cadeia de suprimentos mais segura. Permite também
o acesso a sistemas de instituições governamentais e o compartilhamento de dados com
outras empresas, mesmo que de outros países. Além disso, comporta um sub-módulo
focado no cuidado ao meio-ambiente.
Com todas essas ferramentas, é possível realizar análises financeiras, operacionais e da força de trabalho, criar relatórios financeiros, fazer uma previsão e controle orçamentário e, principalmente, o planejamento e controle dos processos produtivos e da logística.
O uso dessas ferramentas na construção naval torna-se mais interessante na medida em que
cresce o volume de demanda, a complexidade das operações e as instalações e número de
recursos humanos e físicos do estaleiro. Para um estaleiro de demanda média, destinado à
construção de navios de médio e grande porte, é justificável a implantação de um sistema ERP,
com módulo de MRP e outros que, caso a caso, se mostrarem essenciais para a boa gestão da
empresa.
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13. Orientações gerais para a indústria de construção naval brasileira
As orientações oferecidas aplicam-se à indústria naval brasileira em geral. A maior ou menor
pertinência delas à cada estaleiro depende de fatores como o perfil da demanda, experiência
pregressa em PPCPE, relações atuais com fornecedores e clientes, nichos de atuação e
disponibilidade de recursos.
Embora necessária, a maior capacitação em PPCPE não é suficiente para o sucesso. Uma série de
visitas e pesquisas a estaleiros nacionais, realizados no Centro de Estudos em Gestão Naval,
relatadas em Pinto, Colin, Akao (2007), mostram que a gestão do chão-de-fábrica rivaliza com o
PPCPE em relevância.
Por gestão do chão-de-fábrica entende-se a aplicação de conceitos e métodos com o intuito de
assegurar a produção (controle da produção e estoques) no prazo e custo planejados, criando
formas eficientes de incentivo aos operários, melhorando a formação destes, entre outras
medidas não diretamente associadas ao PPCPE, a priori.
Os estaleiros brasileiros, sem exceção, podem evoluir em termos de capacidade de planejamento,
programação e controle da produção e estoques para se tornarem competitivos em nível
mundialxxxix. A boa notícia é que grandes estaleiros asiáticos, reconhecidos em geral pela sua
competência em gestão, não parecem aplicar conceitos e ferramentas significativamente
inovadoras em PPCPE, do ponto de vista tecnológico. O que fazem é aplicar de forma eficiente e
disciplinada as ferramentas existentesxl.
À medida que um estaleiro evolui em termos de volume de demanda, mudanças são necessárias
nos processos de PPCPE. Este tópico tenta captar estas necessidades, resgatados os principais
pontos apontados ao longo do estudo, com destaque aos do item 10.2 (Objetivos e estratégia da
xxxix É importante ressaltar o fato dos estaleiros nacionais atualmente mais ativos sejam focados em embarcações de pequeno e médio porte (especialmente embarcações de apoio portuário e marítimo) não reduz a relevância do trabalho. Os problemas de PPCPE por estes enfrentados não são significativamente mais simples que para os estaleiros de navios de grande porte, menos complexos. Embora grandes navios de carga tenham um número maior de componentes a serem considerados, a maior simplicidade no seu projeto repercute em uma maior facilidade no PPCPE, já que os componentes são mais padronizáveis, permitindo maior repetitibilidade das operações e tempos de produção mais previsíveis. xl Upton, Kim (2006) relatam inclusive como o processo de simplificação dos processos de PPCPE adotados num dos mais reputados estaleiros sul-coreanos contribuiram para maior eficiência nas operações realizadas.
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operação), e capítulo 11 (Modelagem para planejamento e programação em estaleiros
brasileiros).
13.1. Orientações gerais para os estaleiros (independente do nível de demanda)
• Adotar ferramenta adequada de programação em rede (ver item 12.1.4) e MRP;
• Qualificar funcionários do PPCPE para o uso de softwares de programação em rede e
MRP, bem como outros softwares eventualmente necessários, por meio de treinamento;
• Certificar-se que o número de funcionários do PPCPE são suficientes para planejar e
controlar as atividades produtivas do estaleiro;
• Aprimorar e padronizar processos de estimativa de prazo e custos de construção na
negociação com o armador, mantendo atualizados índices de produtividade das oficinas e
recursos utilizados;
• Identificar e programar o gargalo do estaleiro. Pinto, Colin, Akao (2006) apontam que em
parte significativa dos estaleiros nacionais as oficinas de montagem de blocos ou
fabricação de partes, como tubos, são gargalos, a despeito do senso comum apontar o
dique/ carreira como tal.
• Caso a edificação no dique/carreira atrase em função da demora da chegada dos blocos, é
sinal que o gargalo pode não estar neste processo.
• Aprimorar sistemas de incentivo aos funcionários da produção e estoques (políticas de
bônus, aumento salarial, etc.) para que façam os apontamentos de forma padronizada e
disciplinada;
• Considerar a programação de janela de tempo vazia entre obras no dique (ainda que seja
o gargalo), ganhando flexibilidade estratégica para (1) explorar oportunidades em épocas
de alta demanda, cobrando valores mais altos; (2) realizar reparos curtos para
complementar receita e/ou (3) estabilizar a carga de trabalho nas oficinas;
• Considerar a subcontratação de blocos ou sub-blocos a outros estaleiros (épocas de alta
demanda) e a construção de blocos ou sub-blocos para outros estaleiros (épocas de baixa
demanda) nos processos de PPCPE;
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• Criar processos dinâmicos que permitam a alteração de projetos ao longo da execução do
contrato sem grandes custos adicionais. Deve ser considerado mesmo que o estaleiro não
tenha escritório de projetos e compre o projeto de terceiros (ou receba do armador);
• Criar mecanismos para cooperação entre estaleiros para o fornecimento de mão-de-obra,
equipamentos e outros recursos, caso necessário;
• Avaliar o impacto do uso de mão-de-obra polivalente na produção e, caso seja positivo,
considerar este fato na programação da produção;
• Buscar a cooperação entre estaleiros para a padronização de componentes e partes
compradas, obtendo ganhos de escala na fabricação e fortalecendo indústria nacional de
navipeças;
• Realizar pesquisas de tempos e métodos dos processos realizados para melhorar a
produtividade da hora trabalhada.
13.2. Medidas de adaptação do PPCPE de estaleiros com demanda pequena para o incremento de demanda (até equivalente a 3 navios ou mais de médio/grande porte em 12 a 18 meses)
Além das citadas na lista anterior (Orientações gerais para os estaleiros), a evolução para o nível de demanda média e grande exige:
• Avaliar custo x benefício da implantação de sistema de informações transacional (ERP),
que requer que processos administrativos e operacionais do estaleiro sejam padronizados,
facilita o controle da produção e estoques e pode incluir módulos de MRP, finanças, entre
outros;
• Priorizar o aumento da eficiência no uso dos recursos, por meio do nivelamento da carga
de trabalho na produção, em detrimento da flexibilidade da produção;
• Implementar ferramenta de análise para comparar a aceleração da construção e o
incremento de custo;
• Avaliar custo x benefício da aquisição, uso e treinamento de ferramenta de programação
de oficinas de fabricação e montagem do estaleiro, com o objetivo de estabilizar a carga
de trabalho e aumentar a eficiência média dos recursos.
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Parte III. Aplicação e análise de um protótipo de sistema de planejamento operacional de um estaleiro
14. Objetivos
Esta seção apresenta uma configuração do planejamento e programação da produção para
embarcações de grande porte. Para tanto, foi criado um protótipo de construção de cascos de
navio do tipo Suezmax em um estaleiro que possui instalações de acordo com a realidade
brasileira, considerando somente os tratamentos em aço (nas oficinas e no dique) e um intervalo
de tempo de 30 dias para instalação de sistemas auxiliares.
Este estudo visa criar competências e desenvolver técnicas com intuito de reduzir custos,
principalmente os relacionados a atrasos na construção de navios, abordando assuntos de
interesse para estaleiros e especialistas do setor naval. O diferencial desta seção é apresentar
soluções e metodologias práticas, que podem ser facilmente introduzidas em grande parte dos
estaleiros nacionais. Foram utilizados métodos e softwares já consagrados, com as devidas
alterações necessárias para caracterizar a realidade da produção naval.
A metodologia aplicada é dividida em quatro etapas, como mostra a Figura 57.
Definições básicas
• Navio• Estaleiro• Processos e
abordagem
Definições básicas
• Navio• Estaleiro• Processos e
abordagem
Programação de processos
intermitentes(oficinas)
• Roteirizar a produção
• Gerar ordens de compras e fabricações
Programação de processos
intermitentes(oficinas)
• Roteirizar a produção
• Gerar ordens de compras e fabricações
Programação de projetos
(edificação)
• Estabelecer as datas de utilização dos blocos e a data de lançamento do navio em função dos recursos disponíveis
Programação de projetos
(edificação)
• Estabelecer as datas de utilização dos blocos e a data de lançamento do navio em função dos recursos disponíveis
Determinação da quantidade de recursos nas
oficinas
• Tratar as horas demandadas de forma a amenizar oscilações de alta freqüência
• Definir a quantidade de recurso em função do custo associado
Figura 57: Metodologia aplicada
A primeira etapa determina as principais premissas e abordagens do projeto, como as definições
do estaleiro, embarcação e sistema de produção adotado. Nesta etapa separam-se e classificam-se
os processos de fabricação dos produtos quanto à freqüência de suas ocorrências. Desta forma,
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pequenas atividades corriqueiras, como soldagem de componentes, não precisam ser encaradas
como projetos, diferentemente da edificação de blocos no dique.
A segunda etapa aborda a programação da produção de projetos, na qual se determina o início e
o fim de cada atividade ligada à edificação, além da quantidade de recursos necessários no
tempo.
Na terceira etapa, serão programadas as atividades executadas com razoável freqüência e de
características semelhantes, como é o caso dos trabalhos nas oficinas de um estaleiro. Esse
trabalho é mensurado e roteirizado e, com o auxílio de softwares de MRP, são geradas ordens de
compra e de fabricação dos produtos. Esse conjunto de ordens só não é a programação da
produção dos processos intermitentes, porque os softwares de MRP não levam em conta a
capacidade de processamento do ambiente simulado. Para tanto, na quarta etapa, serão estimadas
as quantidades de recursos necessários para executar essas atividades, garantindo que o
cronograma gerado pelo software de MRP seja atendido. No caso de um estaleiro já em
funcionamento, essa metodologia pode ser aplicada de forma iterativa, alterando as datas de
início e fim do projeto, de forma que a quantidade de recurso sugerida seja compatível com a
instalada.
Note que a metodologia aplicada parte de “trás para frente”, ou seja, estima-se a quantidade de
trabalho no dique partindo-se da data do lançamento do navio. Somente então, verifica-se a data
de necessidade de cada bloco e os tempos dos processos sofridos pelos mesmos, calculando
quando cada componente deve estar disponível para não atrasar a entrega. Caso verifique-se que
alguns componentes já deveriam ter sido comprados ou fabricados, o projeto é considerado
inviável operacionalmente. Para tanto, o estaleiro deve adiar o lançamento do navio em um
número suficiente de dias até que todas as ordens de compra possam ser atendidas, ou tomar
medidas emergenciais não consideradas neste trabalho.
15. Premissas e definições básicas
Nesta seção serão descritas as premissas e as características principais da modelagem atribuída
ao protótipo.
A fim de simplificar a modelagem, quatro premissas básicas foram adotadas: 1) o navio em toda
a sua extensão é uma reprodução da seção mestra; 2) a atividade simulada encerra-se no
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133
lançamento do navio; 3) não foi considerada a etapa de acabamento nos navios (normalmente
realizada após o lançamento); 4) a instalação dos sistemas auxiliares deve ser executada
totalmente em um período específico durante a edificação.
Essas simplificações permitem reduzir o número de atividades e de produtos substancialmente,
sem descaracterizar o modelo (a adaptação para a realidade passa a ser um problema
simplesmente de porte, sem a inserção de novas dificuldades).
No modelo desenvolvido, somente um navio é construído no dique por vez, e para cada junção
de blocos são necessários: 1 guindaste, 1 equipe de soldadores, 1 equipe de caldeireiros e um
espaço de dique. Considerou-se que o posicionamento de um bloco só será possível após a total
fixação do predecessor, ou seja, dois blocos não poderão ser unidos antes que um deles esteja
totalmente soldado. Com essa hipótese os recursos só serão reutilizados após o término de
atividades e não após o término de sua utilização, obrigatoriamente.
15.1. Definição do estaleiro Para a análise proposta definiu-se um estaleiro modelo tomando como base visitas realizadas em
estaleiros nacionais. Os recursos mais críticos e que necessitam de maiores investimentos são o
dique e os guindastes. Para o estaleiro modelo (explicitado no capítulo 2.2), o dique considerado
possui dimensões de 350 x 65 x 8 metros, semelhante ao do Sermetal, e a capacidade de
içamento no dique foi limitada a dois guindastes de 300 toneladas.
Não foram limitadas as quantidades de nenhum recurso presente nas oficinas. Dessa forma,
pode-se analisar a quantidade de recursos necessária e determinar o número de ativos disponíveis
para atender a demanda prevista pelo planejamento. Essa determinação da quantidade de ativos e
recursos será amplamente discutida na seção 17.3.
A Figura 58 apresenta os recursos considerados na edificação de blocos e para a confecção dos
mesmos nas oficinas e pátios de montagens. A segunda coluna desta figura apresenta as
velocidades das operações adotadas e as colunas posteriores indicam a limitação dos recursos.
Esses valores foram estimados baseados em entrevistas com especialistas do setor e, espera-se,
que represente bem a realidade. Detalhes da determinação desses valores e referentes à
embarcação foram citados na Parte I.
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Recurso OficinasEdificação
• 1 de 350 x 65 x 8 m • Não aplicávelDique
Guindaste/ Ponte rolante • 2 guindastes de 300 ton
• Guindastes para sub-blocos e pontes rolantes para painéis
• Disponibilidade a ser determinada
Caldeireiro• 2 equipes composta de:
– 2 caldeireiros– 1 soldador – 2 ajudantes
• Disponibilidade a ser determinada
Soldador• 2 equipes composta de:
– 4 soldadores – 4 ajudantes
• Disponibilidade a ser determinada
Linha de painéis • Não aplicável • Disponibilidade a ser
determinada
Maquina de corte
• Não aplicável • Disponibilidade a ser determinada
Cabine de Jateamento e
Pintura
• Não aplicável • Disponibilidade a ser determinada
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Após a quebra em seções, iniciou-se o processo de divisão em blocos que foi executada
respeitando o limite de içamento do estaleiro proposto. Tentou-se deixar os blocos o mais rígido
e equilibrado possível e evitar junções de mais de duas chapas entre diferentes blocos, como em
forma de “T”.
Figura 60: Divisão em blocos da seção mestra com antepara longitudinal
A Figura 60 ilustra o caso da divisão em blocos de uma seção que possui antepara transversal. Os
números na figura são os identificadores dos blocos e independem da presença ou não de
antepara.
Note que devido aos encaixes na região de união de blocos, a montagem da seção deve ser feita
respeitando a seguinte ordem de precedência:
Figura 61: Precedência dos blocos na montagem da seção
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A identificação de cada componente é muito importante em um empreendimento tão grande
quanto o do protótipo. Para saber exatamente onde cada parte se encaixa e quando isso ocorre é
necessária uma boa gestão de comunicação e a utilização de códigos auxilia nessa etapa.
Para identificação das chapas e reforçadores utilizados e os produtos por eles gerados foi criado
um código unívoco para cada item. Devido à restrição do software de MRP utilizado, que
somente aceita códigos de entradas em números inteiros, foi desenvolvido um código de 11
algarismos. Em sua elaboração foi considerado que quando se constrói um painel (ou qualquer
outro produto) sabe-se exatamente qual o local em que ele será utilizado, por isso em seu código
está contida essa informação de localização. Já as chapas e reforçadores são discriminados por
suas dimensões e características (informação de matéria-prima), independente de onde serão
utilizadas.
Note na Figura 62, que o código implementado aceita a informação de localização e de matéria-
prima, mas como chapas idênticas possuiriam códigos diferentes (em função da localização
distinta), optou-se pela divisão das informações, possibilitando assim pedidos em lotes. Desta
forma, todos os produtos que devem ser comprado pelo estaleiro proposto possuem a
identificação de localização zerada, sendo reconhecido somente por suas características.
Figura 62: Exemplo do código elaborado
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15.3. Definição dos processos de fabricação adotados Nesta seção são caracterizados a estrutura do navio e os processos de construção do estaleiro, à
luz dos conceitos apresentados na Parte II.
De forma geral, para a demanda projetada de 4 navios idênticos por ano, o único processo
caracterizado como sistema de produção por projetos é a edificação (recomenda-se que o
acabamento também seja modelado com o mesmo sistema de produção, porém não está no
escopo deste trabalho). Ele diferencia-se dos demais devido às relações de interdependência
entre os processos envolvidos (não é possível edificar um bloco de convés antes do fundo e
costado, por exemplo). É um processo lento, que ocorre concomitantemente à construção de
blocos e outras atividades no estaleiro. É também característica a existência de sub-processos que
podem ocorrer em paralelo ao longo desta etapa, como a edificação de blocos em pontos
diferentes do comprimento do navio ou em bordos diferentes, por exemplo.
Essa relação não existe, por exemplo, nos processos de montagem de blocos. Embora
dependentes da sincronização com as etapas de montagem de sub-blocos e fabricação de painéis,
a montagem em si de blocos diferentes são processos completamente independentes. Além disso,
são caracterizados por uma seqüência linear de operações (flow-shop), sem paralelismos.
Sendo assim, uma síntese dos processos adotados pode ser visto na Tabela 34. Tabela 34: Modelos de sistemas de produção recomendados
Etapas do processo Sistema recomendado Suprimento/ compras Ativo/ Reativo (encomenda/ estoque) Fabricação de partes Intermitente, job-shop Fabricação de painéis Intermitente, flow-shop Montagem de blocos, seções Intermitente, flow-shopEdificação do navio Projeto Acabamento do navio (não planejado) Projeto
16. Planejamento e programação da edificação
Esta etapa visa programar as principais atividades que ocorrem no dique durante a fabricação de
navios. Como dito anteriormente, estão incluídos neste planejamento as uniões de blocos e um
período de um mês para instalação de equipamentos na praça de máquinas.
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Os cálculos foram realizados através do software de gerenciamento de projetos mais popular do
mercado – o MS Project desenvolvido pela Microsoft Corporation – e as entradas de dados
foram efetuadas via planilha eletrônica pela sua praticidade.
16.1. Elaboração dos parâmetros de entrada para o MS Project Para a utilização do software de gerenciamento de projetos, são necessárias uma série de
informações (entradas) que representem o modelo a ser simulado. As principais a serem
discutidas são:
• Cadastramento das atividades e dos recursos: incluindo as durações, as relações de
precedências e as quantidades de recursos utilizadas;
• Alocação dos recursos: especificando as horas necessárias e os inícios dos processos;
• Restrições de datas: definindo a data de início/término do projeto e elaboração dos
diferentes calendários existentes no estaleiro, com detalhamento de abonos, feriados,
turnos de trabalhos, etc.;
16.1.1. Cadastramento das atividades e dos recursos O primeiro passo para o cadastramento é listar todas as atividades que serão realizadas e estimar
suas durações. Posteriormente, para cada atividade devem-se atribuir os recursos utilizados e a
quantidade deles necessária. No caso do MS Project os nomes dos recursos devem ser colocados
na coluna pertinente, separados por ponto-e-vírgula, e imediatamente seguidos da suas
quantidades requeridas (em porcentagem e entre colchetes). Essa quantidade em porcentagem
não está associada ao tempo de utilização do recurso, mas sim a quantidade necessária quando,
por algum estante de tempo, ele será utilizado. Por exemplo, duas atividades de soldagem de 2 e
4 horas que envolvam um soldador, requerem a mesma quantidade de recurso (100%), uma vez
que não se pode utilizar uma fração de homem na operação.
No caso da edificação, foram considerados recursos críticos os associados à união de blocos, e
são eles:
• Dique
• Guindaste
• Equipe de caldeireiros (2 caldeireiros + 1 soldador + 2 ajudantes)
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• Equipe de soldadores (4 soldadores + 4 ajudantes)
Como as atividades de união de blocos são predominantes na edificação, a grande maioria das
atividades possui as mesmas utilizações dos recursos, variando somente os tempos alocados em
cada ocasião. Para a atividade de instalação de equipamentos não foram atribuídos recursos do
estaleiro.
O relacionamento entre atividades precedentes foi elaborado baseando-se na união de blocos
para formação de seção (Figura 61), e é influenciado pela finalização da etapa semelhante na
seção anterior.
O seqüenciamento das seções foi definido da seguinte forma: a primeira seção a ser edificada é a
de número 5 (Figura 59), próxima à praça de máquina. Posteriormente poderão ser edificadas as
seções vizinhas a ré e a vante. O intuito do início da construção ser próximo da praça de
máquinas e não no meio da embarcação é o de finalizar a popa do navio já com a instalação dos
equipamentos simultaneamente com o restante do casco.
Foi levando em consideração que a soldagem de um bloco necessita de uma estrutura
absolutamente rígida e segura. Dessa forma, um bloco de uma seção só pode ser unido com outro
se todas as soldagens do predecessor estiverem finalizadas. Sendo assim, um recurso como o
guindaste, após acabar sua operação em uma atividade, só poderá iniciar sua próxima operação
depois da conclusão da soldagem da atividade por ele finalizada.
A Figura 63 mostra um trecho do cadastramento das 134 atividades do navio. O cadastramento
com as relações de precedências completas para dois navios podem ser encontrado no anexo. Os
nomes das atividades possuem o número de identificação do navio e dos blocos a serem
edificados. No caso de “N1 – 11/12 – 13” trata-se da união do bloco 3 da seção 1 (13) com o
conjunto formado pela união do bloco 1 e 2 da mesma seção (11/12), referentes ao navio 1 (N1).
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Figura 63: Entrada 1 para o Project - Cadastramento
As atividades em negrito (linha 3, 9, 15, etc.) representam o agrupamento das atividades
relacionadas com uma mesma seção. O software utilizado permite a apresentação resumida
dessas atividades. A Figura 64 apresenta a mesma ilustração anterior, agora somente com as
atividades agrupadas (macros).
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Figura 64: Entrada 1 para o Project – Cadastramento (atividades macro)
Após a introdução dos dados, o software cadastrou automaticamente em sua base os recursos
utilizados, que precisam agora ser limitados e distribuídos nos períodos de trabalho.
16.1.2. Utilização dos recursos Assim como dito anteriormente, é devido a restrição de recursos, a espera da finalização de uma
atividade para o início de sua sucessora e ao alto nível de “amarração” no relacionamento das
precedências, que só poderão ser realizadas no máximo duas atividades simultâneas na
edificação. A programação determinada pelo software indicará quantas e quais atividades serão
realizadas simultaneamente. Para o caso do dique, a modelagem exige um espaço físico para
união de um bloco (sendo dois espaços disponíveis simultaneamente), que não devem ser
confundidos com a quantidade de dique do estaleiro (uma unidade).
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Com relação aos períodos de trabalho, foi considerado que o único recurso utilizado durante toda
a união de blocos é o espaço de dique, sendo os demais utilizados somente em alguns instantes
das atividades:
• Guindaste - é alocado nas primeiras duas horas para o transporte e posicionamento, e
durante a caldeiraria.
• Caldeiraria - inicia-se após duas horas de operação do guindaste. Foi implementado no
programa um delay correspondente a essa espera.
• Soldagem - inicia-se após a caldeiraria. O delay implementado é igual ao anterior
acrescido do tempo de caldeiraria.
A Figura 65 demonstra essa parametrização no MS Project. Os tempos foram estimados de
acordo com as velocidades descritas na Figura 58.
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Figura 65: Entrada 2 para o Project – Detalhes da utilização dos recursos
16.1.3. Restrições de datas Na modelagem adotada para o estaleiro o turno considerado foi de 21 horas de trabalho de
segunda-feira a sexta-feira (3 turnos de 8 horas sendo 1 hora para refeição) e 7 horas aos sábados
(1 turno de 8 horas sendo 1 hora para refeição). Não foram consideradas atividades aos domingos
e não foram inseridos feriados e dias abonados na modelagem, obtendo a média diária útil de 16
horas. Essas características foram inseridas no software de forma semelhante a Figura 66.
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Figura 66: Entrada 3 para o Project – Calendário
A data de início do projeto é quando se pretende iniciar a edificação no estaleiro e foi
aleatoriamente escolhida para 1 de janeiro de 2008. Esta data servirá de base para a determinação
do período de edificação, já que a partir dela e das horas de trabalho necessárias, se determinará
a data de lançamento da embarcação.
Dessa forma, encerram-se as modelagens e as parametrizações do software e inicia-se a etapa de
programação das atividades.
16.2. Aplicação do software O argumento da programação que controlará a viabilidade do projeto, sem que se altere a
estrutura modelada, é a data de início do projeto/edificação. A partir desta, originam-se as datas
de necessidades dos blocos e conseqüentemente (com o suporte da programação das oficinas) as
das ordens de fabricação e compras. Caso verifique-se que alguma ordem de compra ou
fabricação não será atendida, a data de início do projeto deve ser ajustada, caso contrário o
projeto é considerado viável quanto à disponibilidade de tempo.
A programação da edificação foi modelada de acordo com a teoria de gestão de projetos. Através
da relação de precedência montou-se a rede CPM (Critical Path Method) das atividades de forma
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que, para um evento acontecer, todas as atividades que imediatamente o precedem devam ser
concluídas.
O diagrama de rede para o projeto antes do nivelamento dos recursos está exposto na Figura 67.
O trecho do diagrama direcionado na diagonal para baixo representa as atividades de união dos
blocos do corpo paralelo médio e da proa. Já a diagonal para cima representa a união dos blocos
da popa e praça de máquinas e a instalação de equipamentos.
Como na modelagem somente um navio é edificado por vez, o início da edificação de um navio
necessariamente ocorre após o lançamento do navio antecessor. Sendo assim, a inclusão de
novos navios na programação pode ser tratada como uma questão meramente de deslocamento
no tempo, podendo manter a mesma duração e seqüência das atividades.
Figura 67: Diagrama de rede para o projeto - desnivelado
Os traços em vermelho na figura representam o caminho crítico, ou seja, a série de atividades
interligadas que possuem folga nula e, portanto, qualquer atraso em uma dessas atividades gera
atraso do projeto. Um trecho do cálculo de folgas livres e totais efetuado pelo software está
evidenciado na Figura 68.
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Figura 68: Trecho dos cálculos de folga livre e total do projeto - desnivelado
O gráfico de Gantt do projeto antes do nivelamento dos recursos está exposto na Figura 69.
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Figura 69: Gráfico de Gantt do projeto (atividades macros) - desnivelado
Ao expandir as atividades nota-se que para um mesmo período várias atividades são realizadas
simultaneamente (seleção de destaque na Figura 70), ocorrendo uma sobrecarga de recurso.
Assim como no diagrama de rede, as atividades em vermelho representam o caminho crítico.
Figura 70: Gráfico de Gantt do projeto (detalhado) - desnivelado
O nível de alocação dos recursos na escala do tempo pode ser encontrado na Figura 71. A parte
em vermelho no gráfico indica o período que os recursos estarão super-alocados dadas as
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disponibilidades consideradas, ou seja, na atual configuração são necessárias mais recursos do
que aqueles que estaleiro possui.
Figura 71: Gráficos de utilizações dos recursos - desnivelado
Dessa forma, a edificação do navio inicia-se em 01/01/08 e finaliza-se em 10/03/08. Nesta
mesma data pode-se iniciar a edificação do navio seguinte. No entanto, este tempo de construção
de navios não é viável, necessitando de quantidades líquidas de recursos muito superiores à
disponível nessa simulação inicial.
Na tentativa de amenizar essa discrepância entre o requerido e o exigido sem alterar a data de
entrega final do projeto, utilizou-se a ferramenta de nivelamento de recursos do software. Essa
ferramenta tenta distribuir melhor a utilização dos recursos alterando o início e fim das
atividades que possuem folga. Nem sempre é possível encontrar uma solução viável, mas grande
melhoria quanto aos aproveitamentos dos recursos podem ser alcançadas, como mostra a Figura
72.
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Figura 72: Gráficos de utilizações dos recursos - nivelado sem alteração da data final
Esse arranjo não alterou as datas de início e fim do projeto, mas também não tornou a solução
viável.
Por último, será realizado o nivelamento dos recursos com a possibilidade de alteração da data
final do projeto. Esta opção adia o início das atividades respeitando o limite de capacidade de
recursos do projeto.
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Figura 73: Diagrama de rede para o projeto - nivelado
Após esse nivelamento, percebe-se (Figura 73) que o caminho crítico, que antes era formado pela
construção da popa e a instalação de equipamentos, passou a ser formado pela construção do
corpo paralelo médio e proa da embarcação. Isso ocorre em razão da alteração dos inícios das
atividades feita pelo software, modificando as folgas das mesmas.
Figura 74: Gráfico de Gantt do projeto (atividades macros) - nivelado
Note agora no gráfico de Gantt, que só existem no máximo duas atividades simultâneas (Figura
75) e os gráficos de utilização de recursos encontram-se dentro da faixa disponível do estaleiro
(Figura 76). Deste modo o projeto tornou-se viável quanto à utilização de recursos na edificação.
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Figura 75: Gráfico de Gantt do projeto (detalhado) - nivelado
Figura 76: Gráficos de utilizações dos recursos - nivelado
A data do batimento de quilha do navio manteve-se constante na data de início do projeto, mas
sua conclusão foi alterada para 24/03/08, variando o tempo de edificação de 69 para 83 dias.
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Com as datas de início das atividades (Tabela 35), obtém-se as datas de necessidades dos blocos
no tempo, ou seja, a programação da produção dos blocos é obtida através das datas de
necessidades dos mesmos no dique. Essa informação é utilizada como data limite de entrega dos
blocos pelas oficinas, que devem gerar as ordens de fabricação e de compras baseada em
estimativas dos lead times dos processos. No caso dessas ordens serem viáveis cronologicamente
o projeto é aceito, caso contrário o projeto é inviável a menos que se altere a data de início da
edificação e as conseqüentes datas de necessidade dos blocos.
Os inícios de cada atividade bem como suas durações podem ser vista na Tabela 35. Tabela 35: Programação das atividades da edificação
Atividade Início Fim Duração Atividade Início Fim Duração Batimento de Quilha 1/1/2008 1/1/2008 0 hrs N1 - Seção 12 8/2/2008 15/2/2008 5,15 dias Instalação de equipam. 2/2/2008 19/3/2008 30 dias N1 - 111-121 8/2/2008 9/2/2008 19 hrs N1 - Seção 1 21/1/2008 2/2/2008 8,41 dias N1 - 121-122 9/2/2008 12/2/2008 29,25 hrs
17.1.6. Estoque inicial e política de formação de lotes Para finalizar a parametrização do software, considerou-se inicialmente o estoque vazio e que os
pedidos eram feitos para atender a data de necessidade dos itens sem agrupamento em lotes de
fabricação ou compra.
O programa permite modelar a formação de lotes de acordo com políticas de lote fixo ou período
fixo. Na primeira opção as ordens são criadas com quantidades iguais ao número fixo do
tamanho de lote definido pelo usuário. O inconveniente é poder sobrar grande quantidade de
produtos no final do projeto, sendo indicada para sistemas de produção intermitente com
repetição e de produção contínua. Já para a segunda opção, as ordens são definidas em função da
necessidade em um número fixo de período futuro, também definido pelo usuário. Os
inconvenientes são a variação das quantidades dos pedidos realizados e a possibilidade da área
de estoque não suportar a demanda requerida. Essa política é mais indicada para sistemas em que
não se pode sobrar produtos, como o de produção de projetos.
Alguns cenários de pedidos em lotes serão simulados adiante e se analisará seu impacto sob
diferentes aspectos.
17.1.7. Datas de utilização dos blocos no dique Para a última parametrização do modelo no software, devem-se inserir as datas em que os blocos
deverão estar prontos para que o MRP gere as ordens de fabricação e compra. Essas datas são
obtidas através da data mais cedo de necessidade do bloco, calculada pelo MS Project (Tabela
35).
Como a necessidade líquida de blocos é oriunda da edificação, as ordens de fabricação dos
mesmos podem encontrar-se muito concentradas, exigindo uma velocidade de construção muito
alta. Para atender essa demanda de blocos, o estaleiro teria que possuir uma alta capacidade de
processamento nas oficinas, necessitando de alto investimento. Normalmente os estaleiros
evitam esse sobre-custo iniciando as atividades nas oficinas antecipadamente, estocando os
blocos e seus componentes em seus pátios.
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Existem inúmeras combinações nas antecipações das ordens de produção que possibilitam ao
estaleiro distribuir suas horas de trabalho. A implementação de heurísticas que auxiliam na
escolha dessas opções pode trazer grandes melhorias, mas não será feita nesse relatório, que se
limitará em um exemplo ilustrativo.
Para o desenvolvimento desse exemplo de espaçamento de pedidos (ordens de fabricação),
classificaram-se as seções quanto a dois critérios: geometria (predominantemente plana ou
curva) e data de pedido original (a partir do Project).
A partir de então, espaçaram-se os pedidos dos blocos planos de 2 em 2 dias (número aleatório
estimado pelo grupo), mantendo a ordem do pedido original. Logo após, distribuiu-se a
fabricação dos blocos de seções curvas no mesmo período ocupado pelo primeiro grupo,
originando aproximadamente uma ordem a cada 4 dias.
Note-se na Figura 77 (resposta do software de MRP) como esse sistema simples apresentado
anteriormente consegue diminuir significativamente os picos dos recursos. Na linha de painéis
planos, recurso ilustrado, o sistema diminuiu a média de horas necessárias por dia em 42%.
Figura 77: Comparação do espaçamento de pedidos para a linha de painéis planos
No entanto, a entrada das datas das necessidades dos blocos no MRP (espaçadas ou não) é
descrita em calendário juliano (dias corridos a partir do início das operações nas oficinas),
enquanto a saída do MS Project em calendário gregoriano (datas descritas em dia/mês/ano). A
metodologia adotada para relacionar essas datas foi a seguinte:
• Alimentar o software com as datas de necessidade dos blocos, sendo o dia 0 (dia de início
em calendário juliano) o dia da necessidade do primeiro bloco;
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• Subtrair das datas do item anterior um fator de segurança de 50 dias, ou seja, o último
bloco deverá estar pronto 50 dias antes de sua necessidade (evitando problemas com
eventuais atrasos nas oficinas);
• Rodar o modelo para que se calculem os inícios das atividades;
• Ajustar as datas de necessidade dos blocos para que não se trabalhe com datas negativas,
ou seja, deve-se subtrair das datas de necessidade a menor data de início das atividades
(número negativo).
Seguindo esses passos, obteve-se a Tabela 43.
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Tabela 43: Parametrização 6 para o MRP - necessidade líquida dos blocos
Bloco Data mais tarde Data original Data espaçada Bloco
Data mais tarde Data original Data espaçada
de finalização [juliano] [gregoriano] [juliano] [gregoriano] de finalização [juliano] [gregoriano] [juliano] [gregoriano]
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Note que sem utilizar do agrupamento em lotes, o número de pedidos realizados é muito superior
com relação aos demais. Conseqüentemente o número de produtos por pedido é bem menor.
Perceba como o estoque formado pelos pedidos agrupados em lotes fixos é bem mais controlado
do que o formado por período fixo. No entanto, ao final do navio sobrariam 24 unidades deste
produto, enquanto os outros cenários utilizariam todo o comprado.
Com o agrupamento das ordens de fabricação, verifica-se uma aglomeração da necessidade de
horas dos recursos relacionados: jateamento, pintura e corte. Como o perfil das mudanças
causadas nos recursos é semelhante, só será mostrado o impacto gerado na máquina de corte,
Figura 78. A principal característica observada é a antecipação do trabalho proporcional a
modelagem desenvolvida. Por isso, lotes muitos grandes podem afetar significativamente o
balanceamento das oficinas.
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Figura 78: Três cenários das horas necessárias para a máquina de corte
Vale lembrar que a utilização de lote foi utilizada nesta seção e somente para avaliar seu
impacto. No restante do relatório todos os cálculos foram feitos com pedidos baseados na
necessidade estrita, sem formação de lotes.
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17.3. Definição da quantidade de recurso aplicada Como dito anteriormente, a primeira tabela de saída do software de MRP só não é a programação
dos processos intermitentes por não levar em conta a capacidade do estaleiro. Por isso, se
definirá nesta seção, a capacidade de recurso mínima que o estaleiro deverá possuir, afim atender
tal saída.
Como usualmente programam-se os processos conhecendo a capacidade limite do ambiente
simulado, a metodologia de programação das oficinas apresentada deve ser realizada de forma
iterativa, até que a capacidade de recurso sugerida se adéqüe a instalada (variando para tal as
datas das atividades). Recomenda-se também uma Simulação por Regras de Seqüenciamento.
Essa simulação utiliza as ordens geradas pelo software de MRP e prioriza os serviços realizados
a partir de regras definidas para cada recurso a partir de uma simulação. As regras de
seqüenciamento mais conhecidas são: First In First Out (FIFO), Last In First Out (LIFO) e
Menor Data de Entrega Primeiro. Sendo a última mais indicada para sistemas em que não se
pode atrasar.
17.3.1. Metodologia O primeiro passo para se determinar a quantidade de recurso necessária é analisar a demanda
para cada recurso. A curva de demanda é plotada a partir da segunda tabela de saída do software
de MRP.
Como a edificação do navio tem duração de 83 dias, os trabalhos nas oficinas duração de
aproximadamente 160 dias, e o término de ambos é defasado de 50 dias (fator de segurança),
poderão existir períodos em que dois navios estarão sendo feitos simultaneamente nas oficinas,
como visto na Figura 79.
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Figura 79: Seqüenciamento de edificação do estaleiro
Esses períodos interferem radicalmente na demanda dos recursos e, portanto, as quantidades
serão estimadas levando em consideração a edificação seqüenciada de embarcações. Note na
zona central dos gráficos da Figura 80 a existência de uma seqüência periódica, que se replicará
com o aumento de encomendas.
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Figura 80: Demanda de máquina de corte
O segundo passo é eliminar as grandes oscilações em curtos períodos. O intuito dessa filtragem é
analisar a tendência global, uma vez que o excedente não suportado em um pico de necessidade
pode ser tratado na ociosidade gerada pelo vale seguinte.
Para fazer essa filtragem, utilizou-se da Transformada de Fourierxlii que decompõe a variação
de horas necessárias nas suas componentes em freqüências e amplitudes. Neste momento,
descartam-se os termos com freqüência associada a períodos inferiores a 10 dias e aplica-se a
Transformada Inversa de Fourier para recompor a variação da necessidade de horas. Dessa
forma, filtraram-se as altas freqüências da curva, obtendo um resultado bem mais comportado,
como pode ser observado na Figura 81. Como a Transformada de Fourier só pode ser aplicada
em séries periódicas, foram ignorados os trechos transitórios no início e no final do gráfico.
xlii Transformada integral que expressa uma função em termos de funções de base sinusoidal, isto é, como soma ou integral de funções sinusoidais multiplicadas por coeficientes (amplitudes).
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Figura 81: Demanda de máquina de corte filtrado
O terceiro passo é a definição da quantidade de horas de recurso que o estaleiro deve possuir, de
forma a possuir uma estrutura eficaz. Essa definição foi desenvolvida associando um custo de
ociosidade e um custo de sobrecarga, proporcionais as horas de cada oscilação, sendo o custo do
segundo 150% do primeiro. Ou seja, se num dado período um recurso necessitou de 1 hora-extra,
o custo gerado por esse período é equivalente à 1,5 hora de trabalho normal. No entanto, 1 hora
de ociosidade possui custo (de oportunidade) equivalente à 1 hora de trabalho.
Com a variação das horas disponíveis, os valores desses custos mudam radicalmente, sendo
possível plotar uma curva na qual se observa o valor de menor custo associado (Figura 82).
Figura 82: Custo associado para máquina de corte
Possuir um grande volume de hora-extra pode ser complicado para o estaleiro, porque além do
aumento dos gastos financeiro com contratação e/ou pagamento de horas-extras (o custo de
ociosidade não possui esse gasto por ser um custo associado a oportunidade), existe a
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dificuldade de encontrar pessoas e empresas capacitadas que ofereçam esses serviços. Por isso,
alguns estaleiros preferem trabalhar com ociosidade a precisar contar com subcontratações.
Analisando a Figura 82, verifica-se que a disponibilidade mínima recomendada é
aproximadamente 13 horas, sendo necessária a aquisição de somente uma máquina. Porém,
como se trata de um recurso-máquina, sua aquisição gera uma disponibilidade de 16 horas/dia
(média diária de horas trabalhadas considerando os turnos do estaleiro), podendo chegar a 24
horas/dia caso o estaleiro julgue necessário. Considerando 16 horas diárias, o recurso estará 29%
do tempo ocioso e 3% do tempo sobrecarregado. Com essa disponibilidade, dificilmente o
recurso sofrerá sobrecarga, uma vez que é conhecida a demanda e a antecipação de serviços nos
vales é uma prática constante em estaleiros.
Figura 83: Quantidade de máquina de corte sugerida
Esses procedimentos serão replicados para todos os recursos, definindo assim a capacidade das
oficinas.
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17.3.2. Cabine de jateameto
Figura 84: Custo associado para cabine de jateamento
A curva de custo associado a ociosidade e sobrecarga sugere uma capacidade mínima de
aproximadamente 50 horas diárias. Porém, como os recursos-máquina têm disponibilidade
múltipla de 16 horas, serão necessárias 3 cabines, totalizando uma disponibilidade de 48 horas
diárias, tornando o recurso ocioso e sobrecarregado em 15% e em 10% do tempo.
Figura 85: Quantidade de cabine de jateamento sugerida
17.3.3. Cabine de pintura A demanda por cabine de pintura é idêntica a demanda da cabine de jateamento, portanto a
quantidade sugerida é de 3 cabines de pintura, o que torna o recurso ocioso e sobrecarregado em
15% e em 10% do tempo.
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Figura 86: Quantidade de pintura de pintura sugerida
17.3.4. Máquina de corte O recurso máquina de corte foi utilizado na explicação do método na seção 17.3.1 e seu resultado
indica a necessidade de 1 máquina, possuindo ociosidade e sobrecarga em 29% e em 3% do
tempo.
17.3.5. Linha de painéis planos
Figura 87: Custo associado para cabine de jateamento
A curva de custo associado a ociosidade e sobrecarga sugere uma capacidade mínima de
aproximadamente 45 horas diárias. Porém, como os recursos-máquina têm disponibilidade
múltipla de 16 horas, serão necessárias 3 linhas, totalizando uma disponibilidade de 48 horas
diárias, tornando o recurso ocioso e sobrecarregado em 22% e em 1% do tempo.
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Figura 88: Quantidade de cabine de jateamento sugerida
17.3.6. Linha de painéis curvos
Figura 89: Custo associado para linha de painéis curvos
A curva de custo associado a ociosidade e sobrecarga sugere uma capacidade mínima de
aproximadamente 20 horas diárias. Porém, como os recursos-homem possuem 3 turnos,
recomenda-se a implementação de 3 operários especializados, sendo 1 operário por turno,
totalizando uma disponibilidade média de 48 horas diárias, tornando o recurso ocioso e
sobrecarregado em 45% e em 0% do tempo.
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Figura 90: Quantidade de linha de painéis curvos sugerida
17.3.7. Ponte rolante
Figura 91: Custo associado para ponte rolante
A curva de custo associado a ociosidade e sobrecarga sugere uma capacidade mínima de
aproximadamente 7 horas diárias. Porém, como os recursos-máquina têm disponibilidade
múltipla de 16 horas, será necessária 1 ponte, tornando o recurso ocioso e sobrecarregado em
60% e em 0% do tempo.
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Figura 92: Quantidade de ponte rolante sugerida
17.3.8. Guindaste
Figura 93: Custo associado para guindaste
A curva de custo associado a ociosidade e sobrecarga sugere uma capacidade mínima de
aproximadamente 2,5 horas diárias. Porém, como os guindastes no dique não serão utilizados
100% do tempo, essa baixa demanda pode ser facilmente absorvida sem a necessidade de novos
investimentos.
Disponibilizando 2,5 horas diárias de guindastes para as oficinas, o recurso ficaria ocioso e
sobrecarregado em 11% e 6% do tempo.
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17.3.9. Caldeireiro
Figura 94: Custo associado para caldeireiro
A curva de custo associado a ociosidade e sobrecarga sugere uma capacidade mínima de
aproximadamente 17 horas diárias. Porém, como os recursos-homem possuem 3 turnos,
recomenda-se a implementação de 3 caldeireiros, sendo 1 caldeireiro por turno, totalizando uma
disponibilidade média de 16 horas diárias, tornando o recurso ocioso e sobrecarregado em 12% e
em 8% do tempo.
Figura 95: Quantidade de caldeireiro sugerida
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17.3.10. Soldador
Figura 96: Custo associado para soldador
A curva de custo associado a ociosidade e sobrecarga sugere uma capacidade mínima de
aproximadamente 200 horas diárias. Porém, como os recursos-homem possuem 3 turnos,
recomenda-se a implementação de 12 soldadores, sendo 4 soldadores por turno, totalizando uma
disponibilidade média de 192 horas diárias, tornando o recurso ocioso e sobrecarregado em 12%
e em 8% do tempo.
Figura 97: Quantidade de soldador sugerida
18. Síntese dos Resultados
Para programar a edificação dos blocos, utilizou-se da estrutura analítica de produtos do navio e
os tempos dos processos realizados no dique. Então dividiu-se a embarcação em blocos e
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montou-se a rede das atividades, resultando em uma edificação em aproximadamente 80 dias
(2,7 meses).
A programação das oficinas foi obtida a partir dos cálculos de início das atividades, que são
gerados no software de MRP com base nos lead times e nas datas que os blocos devem estar
prontos para sua utilização no dique. O resultado indica que as construções dos 110 blocos
ocorrem em aproximadamente 160 dias (5,3 meses).
Foi planejado a finalização da construção dos blocos para 50 dias antes do término da edificação,
totalizando um período de construção do casco de 210 dias (7,0 meses).
Os recursos foram estimados associando um custo de ociosidade e sobrecarga, sobre os quais se
calculou a mínima quantidade de horas que o estaleiro teria que possuir. Com esses valores
encontrou-se a quantidade de recurso necessária para atender a demanda e se estimou os tempos:
ocioso e de sobrecarga (sem considerar antecipação de trabalhos nas horas de ociosidade). Como
é conhecida a variação da demanda e da oferta no tempo, cabe ao estaleiro se programar quanto à
antecipação de atividades e/ou utilização de horas-extras. Um quadro resumo pode ser visto na
Figura 98.
Figura 98: Resumo da estimativa de recursos nas oficinas
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Conclusão Geral A Parte I e a Parte II demandaram bastante esforço de pesquisa dos autores, sendo a primeira
especialmente difícil de encontrar na literatura. A obtenção de parte do projeto do Suezmax
também foi árdua, sendo conseguida somente pelo esforço e influência do orientador, Prof. Dr.
Marcos M. Pinto.
O objetivo dessas etapas era dar subsídios à Parte III, além de criar a competência de definir o
PWBS (Product Work Breakdown Structure) com base nos planos de linhas de um navio. O
aprendizado deu-se em várias etapas, desde a interpretação dos desenhos estruturais até a
definição de critérios para quebra em blocos, distribuição de pesos e organização das partes com
um sistema de nomenclatura próprio.
A obtenção de dados para calcular a velocidade / produtividade de cada processo levou a um
exaustivo trabalho de consultas a fornecedores, visitas a unidades industriais e reuniões,
participações em feiras e consulta a catálogos e bibliografia. O resultado final foi suficiente para
o prosseguimento dos estudos em PPCPE, mas acima de tudo o desenvolvimento dos trabalhos
foi extremamente didático e desafiador, de forma a possibilitar desenvolver novos trabalhos na
área.
Percebeu-se também que há tecnologia disponível aos estaleiros nacionais que poderiam agregar
velocidade e qualidade a diversos processos, especialmente em duas frentes: na solda
automatizada e no ambiente de pintura e equipamentos airless mais modernos.
A ociosidade existente na indústria naval brasileira e a falta de volume de produção verificados
até recentemente puderam conviver com baixa produtividade e obsolescência de equipamentos.
Entretanto, o novo horizonte que surge, com forte demanda nacional e retomada da participação
da indústria brasileira no aquecido mercado naval mundial, deverão justificar tais investimentos.
Baseado nos fundamentos apresentados na Parte I e Parte II, a Parte III se desenvolveu fruto de
uma experiência muito enriquecedora, que foi a realização do protótipo. O objetivo de ser uma
ferramenta prática e aplicável em qualquer estaleiro foi alcançado, no entanto sua implementação
é difícil pelo fato de cada empresa possuir seus próprios métodos de programação da produção,
sendo necessária, no pior dos casos, uma adequação com o chão de fábrica estimulado por um
eficiente sistema de apontamento e controle da produção.
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A parte mais inovadora deste trabalho, e que certamente pode auxiliar a indústria, é a
determinação do nível de recurso nas oficinas baseado no critério de menor custo. Sendo
principalmente indicada para estaleiros em projeto, essa metodologia pode ser também aplicada
na avaliação dos estaleiros existentes, verificando a utilização dos ativos e a viabilidade de
expansão dada uma carteira de encomenda.
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Referências bibliográficas Aker Promar. Estratégia de Construção – PRO-12. Rio de Janeiro, Brasil
BIRNBAUM, Duane. Microsoft Excel VBA Programming for Absolute Beginners. USA,
Premier Press, 2002.
CHOPRA, Sunil; MINDL, William; MILLER Louis. Gerenciamento da cadeia de suprimentos.
Rio de Janeiro, Brasil, LTC, 2003
COLIN, Emerson C. Pesquisa Operacional: 170 aplicações em estratégia, finanças, logística,
produção, marketing e vendas. Rio de Janeiro, Brasil, LTC, 2007
CONWAY, Richard; MAXWELL, William; MILLER Louis. Theory of Scheduling. New York,