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30 de set de 2013

Teoria das Restrições em Operações Industriais

I. INTRODUÇÃO
O livro “A Meta” (The Goal) sintetiza, na forma de romance, os primeiros cinco anos de estudos do físico israelense Eliyahu Goldratt na área de Administração.
Nessa obra é apresentada a história do personagem Alex Rogo, diretor responsável por uma das fábricas da corporação UniCo. Devido ao desempenho ruim da empresa, Alex recebe o ultimato de melhorar os resultados em apenas três meses, caso contrário a fábrica seria fechada e seu emprego perdido. Junte-se a isso o drama familiar, com a ameaça de separação, por parte de sua mulher, insatisfeita com o fato de Alex não ter tempo para se dedicar ao casamento e aos filhos.
Muitos já passaram por dramas similares ao de Alex Rogo. Goldratt chega a relatar cartas que recebeu de diretores e gerentes de empresas em situação semelhante, que não apenas vivenciaram o drama do excesso de trabalho com pouca eficácia, mas também o desmoronar de seus casamentos, famílias e vida pessoal.
O paradigma ao qual estamos inseridos, a ética de trabalho com a qual nos orientamos, se constitui em verdadeira síndrome por eficiência. Simplesmente acreditamos que quanto mais fizermos, melhor resultado teremos. Não é questão de falta de delegação, mas de falta de foco. Trata-se da busca pela eficiência local.
Por exemplo, em determinado momento, ainda no começo do livro, Alex Rogo se mostra indignado quando vê dois funcionários parados no processo produtivo, lendo um jornal. Ordena o encarregado para arranjar algo para eles fazerem (fingirem que trabalham, já que não havia o que produzir naquele momento).
Mas por que a busca pela máxima eficiência local não se traduz em melhor resultado global?
Suponha uma linha de produção com três máquinas, A, B e C. A máquina A trabalha a matéria-prima e encaminha para B, que faz sua parte e encaminha para C, que finaliza o produto e disponibiliza em estoque:
A -> B -> C
Vamos supor, agora, que cada um desses recursos produza 10 peças por hora, em média. Quantos produtos teremos ao final de 10 horas, considerando que no começo da primeira hora já existam 10 peças prontas nas máquinas A e B?
A resposta natural é que, se a produção em cada máquina é de 10 peças por hora, A e B irão alimentar C com 10 peças por hora. Por sua vez, C irá entregar 10 produtos acabados por hora. Assim, 10 peças por hora multiplicado por 10 horas resulta em 100 produtos!
Errado!
No mundo real, essa linha de produção jamais irá manter uma taxa de produção de 10 produtos por hora. Simplesmente porque cada recurso produz 10 peças em média.
Ou seja, produzir 10 peças por hora, em média, implica em produzir 9 numa hora, 11 em outra etc., conforme variações no processo. E se, numa determinada hora, o recurso A ou B produz 9 peças, C não poderá produzir 10. Se A e B produzirem mais que 10 peças, nada garante que o mesmo irá ocorrer com C no momento seguinte (e que a amplitude de variação nos recursos seja a mesma).
Dessa forma fica evidente que, no mundo real, não é a máxima eficiência local que influencia no resultado de um sistema, mas a variabilidade estatística.
Enfim, essa é a realidade comum em nossa vida profissional: acreditamos que se todos os processos derem o máximo de si, o resultado global irá melhorar proporcionalmente.
É como se estivéssemos lidando com uma corrente onde todos os elos tivessem exatamente a mesma força. Enfatizamos o ótimo local em detrimento da visão do total. Afinal, ao considerarmos um sistema, a mudança em um de seus componentes irá afetar os demais – e só poderemos avaliar se a mudança terá implicações positivas ou negativas se tivermos a visão do sistema como um todo.
Além disso, na realidade, nossa capacidade de causar mudança é limitada (temos limite de tempo, dinheiro, pessoal etc.). Portanto, é primordial a identificação de quais elementos do sistema devem ser focados, o que só seremos capazes de distinguir corretamente mediante uma visão do todo (uma visão holística).
A falta de uma compreensão holística nos leva a buscar soluções para problemas locais, sem necessariamente causar impacto positivo no resultado. Busca-se, compulsivamente, a redução da variabilidade nos elementos locais do processo, como se isso fosse acarretar estabilidade do resultado global. E essa é a realidade no gerenciamento de operações, exatamente como no caso de Alex Rogo, no exemplo acima, em se indignar ao ver dois trabalhadores ociosos.
Dessa forma, é importante termos em mente que qualquer mudança em um componente terá influência em outros elementos, que existem relações de causa e efeito dentro de um sistema, que os elementos de um sistema não são independentes.

II. PRINCÍPIOS PARA OPERAÇÕES INDUSTRIAIS
A aplicação da Teoria das Restrições em operações deve levar em conta os seguintes princípios:
1. Os recursos de um sistema (máquinas numa linha de produção, por exemplo) não são independentes, precisam ser sincronizados para que se possa atingir o objetivo de maximização da produção.
2. Existe uma direção geral no fluxo de trabalho, que nos permite identificar as características básicas da planta.
3. A "Lei de Murphy" existe. É natural esperarmos algo fora do planejado. O funcionamento do sistema deve estar preparado para esse tipo de situação.
É necessário enfatizar, porém, que a busca pela otimização local não é uma regra estúpida. Simplesmente foi estabelecida quando não existiam dados suficientes para uma análise sistêmica, quando foi considerado que, para a consecução dos resultados,  trabalhar é melhor que não trabalhar.

III. TIPOS DE PROCESSOS PRODUTIVOS
Existem quatro tipos básicos de processos produtivos, identificados pelas letras V, A, T e I (que lembram o formato do layout de produção):
3.1 Estrutura Tipo V
A característica principal nesse tipo de estrutura operacional é a existência de pontos de divergência no processo produtivo. Diz respeito a processos com entrada de pouca variedade de matéria-prima, com diferentes etapas de fabricação e relativamente grande variedade de produtos (exemplos: siderurgia, refinaria).
Nesse tipo de planta, é comum que, uma vez definida determinada sequência de produção, não se pode voltar atrás.
3.2 Estrutura Tipo A
A característica básica desse tipo de planta é a existência de pontos de convergência, normalmente de montagem. É comum o fato de um mesmo recurso produzir diferentes peças para as etapas de montagem (exemplos: fabricação de calçados).
O problema particular desse tipo de planta está na sincronização, já que as etapas de montagem só podem se realizadas mediante a disponibilização de todos os componentes necessários. E, como normalmente um mesmo recurso produz mais de um tipo de peça para as etapas de montagem, a programação da sequência de produção torna-se essencial. 
Podem ocorrer problemas de “roubo” de materiais por recursos que utilizam os mesmos componentes para montagem, bem como situações de “canibalismo” (quando um produto acabado ou semi-acabado tem suas peças retiradas para fabricação de outro, para o qual existe demanda no momento).
3.3 Estrutura Tipo T
A característica básica desse tipo de planta está no fato que quase toda peça manufaturada no processo é requerida por mais de uma operação de montagem (exemplo: indústria automobilística e de conectores).
Nessa estrutura, existem pontos de convergência e divergência, com possibilidade de “roubo” de materiais entre recursos e dificuldade de sincronização.
3.4 Estrutura Tipo I
Essa estrutura caracteriza um processo de linha de montagem, onde os recursos estão interligados. O material em processo passa por cada recurso, em sequência, até a finalização do produto acabado (exemplo: fábrica de chips para computadores).
Nesse tipo de estrutura podem ocorrer problemas no fluxo do material em processo. Se ocorrer um problema que afete um recurso, as operações a montante param por falta de espaço para armazenar sua produção e as operações a jusante param por falta de material para trabalhar.

IV. ATIVAR E UTILIZAR UM RECURSO SÃO COISAS DISTINTAS
Quando existe uma restrição fora do sistema (como falta de pedidos para manter a linha de produção operando em seu fluxo normal), nenhum recurso deve ser utilizado em sua capacidade máxima. Fazer isso irá apenas aumentar os estoques, não irá de fato gerar valor, não irá trazer ganho (dinheiro) para a empresa.
Quando, porém, a restrição se encontra dentro do sistema, existe apenas um recurso que pode ser utilizado em 100% de sua capacidade - e esse recurso é a restrição. Ativar outros recursos, além da capacidade ditada pela restrição, implicará apenas em aumento de investimento em estoque e não em ganho para o sistema.
Assim, podemos dizer que a utilização da restrição determina o ganho do sistema. Uma hora de trabalho perdida na restrição é uma hora de trabalho perdida para o sistema todo. Já uma hora de trabalho economizada num recurso que não seja restrição nada representa, é apenas uma miragem. A eficiência local não impacta no resultado do sistema como um todo - exceto a eficiência local na restrição.
Parece simples, mas esse conceito representa toda uma mudança de paradigma quando consideramos os sistemas de trabalho atuais.
Isso posto, maximizar a eficiência de um sistema significa que todos os recursos devem operar de forma tal que o recurso restrição funcione em sua plena capacidade. A restrição deve manter-se em funcionamento pelo máximo de tempo possível. Os demais recursos devem ter como prioridade a preparação de trabalho para o recurso restrição, de modo que esse nunca pare por falta de material.

V. UMA NOVA ÉTICA DE TRABALHO
Diante do exposto, faz-se necessário adotar uma nova ética de trabalho para gerenciamento do sistema. Ao invés de procurar fazer com que cada recurso trabalhe o máximo possível, como é a regra atual, os recursos que não são restrição devem adotar o seguinte critério: quando há trabalho, trabalhar o mais rapidamente possível; quando não há trabalho, parar, não trabalhar em itens que não são realmente necessários no momento (isso irá apenas aumentar os estoques, representando custo e ineficiência para o sistema) - trata-se da "Ética do Pápa-Léguas" (Roadrunner Rule).
5.1 Tambor-Pulmão-Corda
Para manter o processo funcionando de forma balanceada, segundo os critérios expostos acima, utilizamos um procedimento chamado de Tambor-Pulmão-Corda (Drum-Buffer-Rope).
5.2 Tambor
Tambor é simplesmente o nome dado à programação de produção do recurso que é a restrição no sistema. Isso porque a produção na restrição dita o ritmo de trabalho nos demais recursos (como a batida do tambor ditava o ritmo dos remadores numa galera).
Assim, o sequenciamento da produção na restrição deve levar em conta os seguintes aspectos: quais pedidos são mais urgentes, que produto leva mais tempo desde a restrição até o carregamento para o cliente, o que já existe em processo em frente ao recurso restrição, o tempo de setup requerido para a restrição, entre outros fatores.
Em todo caso, não é necessária muita sofisticação em definir prioridades para o recurso restrição. O mais importante é a identificação da restrição e a existência de uma programação de produção para a mesma, que servirá como tambor do sistema.
5.3 Pulmão
O pulmão existe para proteger o sistema da ocorrência de problemas e fatores imprevistos. O pulmão constitui-se, simplesmente, do momento que definimos para liberação de matéria-prima no sistema; é o intervalo entre a liberação da matéria-prima e o momento de expectativa de uso da mesma pelo recurso restrição.
O pulmão implica na disponibilização de um estoque de segurança de material em processo junto ao recurso restrição. Assim, temos um pequeno dilema: quanto maior o pulmão, maior o estoque de segurança para uso da restrição e nossa proteção contra imprevistos; porém, quanto maior o pulmão, maior o nível de estoque no sistema e maior o lead time.
5.4 Corda
A corda simplesmente representa o ato de liberar material no sistema, em acordo com o tambor (sequenciamento de produção na restrição) e o pulmão (tempo de antecedência determinado para liberação de matéria-prima).
Importante frisar que, mesmo existindo recursos parados no sistema (que não estejam na restrição), não se deve liberar material adicional no processo. A liberação de material deve levar em conta apenas o que foi determinado pelo tambor e pelo pulmão (a corda "amarra" a liberação de matéria-prima a esses dois fatores).
5.5 E se a Restrição Mudar de Lugar?
Em algumas linhas de produção, existe a percepção que a restrição costuma mudar de um recurso para outro, basicamente em virtude de alterações no mix de produtos.
No entanto, essa é uma falsa percepção, decorrente basicamente de dois fatores que consideram a otimização local:
1) Produção em lotes: procura-se ganho de escala pela produção de lotes grandes, economizando assim o tempo de setup.
2) Ênfase em produzir a maior quantidade de peças por tempo disponível em cada recurso, o que faz com que recursos a montante não se preocupem muito com o fluxo de trabalho no sistema, mas sim com seu desempenho individual. Desta forma, os processos seguintes (recursos a jusante) acabam prejudicados.
Usando-se o gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda, o problema de restrições que mudam de lugar deverá desaparecer.
5.6 Como Identificar a Restrição?
A melhor maneira de identificar uma restrição não é através de cálculos e análises. É simplesmente entrar em contato com as pessoas que trabalham no processo, que sofrem com os efeitos da restrição. São essas pessoas que irão dar as informações necessárias para identificação da restrição.
Curiosamente, a pessoa que for responsável pelo recurso que é a restrição no sistema será a menos capaz de dar respostas. Isso porque ela se verá presa ao paradigma atual, de busca de máxima eficiência local. Essa pessoa não irá admitir que seu recurso é uma restrição, para não ser responsabilizada.
Divergências de opiniões podem tornar difícil a identificação da restrição. Se isso não acontecer, ou a divergência não for significativa, adotar o recurso indicado como a restrição é uma boa política. Se esse recurso não for de fato a restrição do sistema, o gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda irá deixar clara a verdadeira restrição.
Se não for possível identificar a restrição, é aconselhável considerar que não existe restrição no sistema. Nesse caso, considera-se os pedidos dos clientes como tambor e deixa-se que o gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda revele a verdadeira restrição no processo.
5.7 Como Definir o Tamanho do Pulmão?
Devemos ter em mente que um pulmão muito pequeno irá causar uma situação de caos, com falta de material para as operações. Já um pulmão grande demais irá gerar excesso de inventário, tornando as operações confusas e dificultando a identificação das prioridades.
Assim, deve-se estabelecer o pulmão numa zona de segurança, de modo que ele não seja nem pequeno demais, nem muito grande.
Qual, então, a melhor maneira de determinar o tamanho do pulmão?
Não é aconselhável perder tempo com cálculos e análises, pois normalmente não se pode confiar nos dados disponíveis. A melhor forma de determinar qual deve ser o tamanho do pulmão é simplesmente considerar metade do tempo de lead time atual.
A lógica dessa técnica reside no fato que, na grande maioria das empresas, há excesso de estoques em processo, ou seja, o pulmão é grande demais. Posteriormente, o tamanho do pulmão poderá ser revisto.

VI. AMARRANDO A CORDA
Amarrar a corda, no gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda, significa definir a programação de liberação de matéria-prima no processo. Nesse caso, a regra de ouro é nunca liberar material antes do programado, mesmo que os recursos não-restrição estejam parados.
6.1 Amarrando a Corda Numa Linha de Produção do Tipo A
Quando não há um recurso restrição, os pedidos dos clientes ditam o ritmo do sistema (tambor).
Quando há uma restrição interna, a liberação de matéria-prima deve levar em conta o lead time e o momento de fabricação no recurso que é restrição (já que mais de um material pode ter que passar pela restrição).
6.2 Amarrando a Corda Numa Linha de Produção do Tipo V
Devido à existência de pontos de divergência no fluxo de produção, que podem gerar situações de "roubo" de materiais pelos recursos, a corda tem que ser amarrada em cada centro de trabalho. Ou seja, nesse caso, cada centro de trabalho deve ter uma ordem de produção que especifique claramente as prioridades, estipulando datas e quantidades a serem processadas.
6.3 Amarrando a Corda Numa Linha de Produção do Tipo T
Nesse tipo de operação, a corda deve ser amarrada na liberação de material e nos centros de montagem (já que esses poderiam "roubar" materiais necessários em outros centros).
6.4 Prioridades no Gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda
Cabe enfatizar que o grande impacto no sistema, com a implantação do gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda, se dá no momento de amarrar a corda. É ai que deve se dar a mudança de cultura. Ao invés do paradigma corrente, que estipula que todos devem trabalhar o tempo todo, o gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda determina que os recursos podem parar em nome da produtividade (exceto a restrição).
Dessa forma, todas as pessoas no sistema devem ser conscientizadas sobre o significado do tambor, do pulmão e da corda, bem como entender a "Ética do Papa-Léguas".
Em recursos que não são restrição, a prioridade de trabalho é definida conforme o tambor, ou seja, a prioridade é determinada pela necessidade da restrição.
Além disso, com o gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda, os casos de pedidos urgentes, que têm prioridade dentro do processo de produção, passando à frente dos demais, devem corresponder a não mais que 5% do total. Caso, porém, tais casos correspondam a mais de 5%, deve ser feita uma nova avaliação - provavelmente o pulmão definido é muito grande e existe excesso de estoque em processo.
6.5 Riscos Decorrente da Melhoria Operacional
Com uma boa implantação do gerenciamento Tambor-Pulmão-Corda, o tempo de fabricação e de entrega irá diminuir.
O problema é que mesmo um pequeno incremento nas vendas pode resultar em redução na capacidade protetiva do sistema, reduzindo o estoque de segurança e causando situações de falta de material.
Em decorrência disso, o desempenho nas entregas volta a cair, num momento em que os clientes já estão acostumados como um melhor atendimento.
Assumimos que o aumento nas vendas causaria redução na capacidade protetiva do sistema, levando à falta de materiais para formação de estoques de segurança em pontos chave da operação (antes do gargalo e em operações de montagem).
Para resolver esse problema, a solução está no aumento do pulmão, liberando materiais no sistema com uma antecedência maior.
Afinal, ao contrário do que equivocadamente se pensa (em decorrência de erros de interpretação e falhas de tradução), uma empresa não deve trabalhar com estoque zero - nem mesmo o sistema just-in-time defende isso. O prejuízo causado por não se atender o cliente no prazo é muito maior que qualquer economia com redução de estoques.

VII. MUDANÇA NA RESTRIÇÃO
Em decorrência de alterações (significativas) nos modelos de produtos fabricados, podem existir situações de mudança do gargalo no processo produtivo. O gargalo de um processo pode mudar, também, em decorrência de investimento para aumento de capacidade no recurso restrição (este, assim, deixa de ser a restrição do sistema).
Nesse caso, devemos focar em manter o funcionamento do sistema orientado pela restrição. Ou seja, se a restrição muda, a orientação do sistema deve mudar também.

VIII. RESULTADOS ESPERADOS
Com a implantação da metodologia Tambor-Pulmão-Corda e o correto gerenciamento do tamanho do pulmão, devem ser esperados os seguintes resultados num período estimado de dois meses:
1) A quantidade de materiais em processo deve cair pelo menos 30%.
2) O lead time deve cair pelo menos 50%.
3) Entregas em atraso devem cair pelo menos 50%.

4) A capacidade produtiva deve aumentar em pelo menos 30%. 

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