METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DE MUDANÇA DE ESTRATÉGIA DE GESTÃO DA DEMANDA DE MAKE-TO-ORDER PARA ASSEMBLY-TO-ORDER. - PDF
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Sérgio Silva da Rocha
1 METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DE MUDANÇA DE ESTRATÉGIA DE GESTÃO DA DEMANDA DE MAKE-TO-ORDER PARA ASSEMBLY-TO-ORDER. Rcardo Ferrar Pacheco Pontfíca Unversdade Católca do Paraná Programa de Pós-graduação em Informátca Aplcada Marco A. B. Cânddo Pontfíca Unversdade Católca do Paraná Programa de Pós-graduação em Informátca Aplcada Abstract Ths work summarzes the methodology and the bnary mathematcal programmng model proposed to evaluate the advantages obtaned by changng the demand fulfllment strategy from Make-to-Order to Assembly-to-Order. Intally the potental compettve advantages related to Asasembly-to-Order demand management strategy s presented. Then the methodology and the mathematcal model are detaled. key-words: assembly-to-order; stock; modelng I-Introdução A forma de gestão da demanda é parte fundamental da estratéga compettva de uma empresa (Vollmann, 993). Ela dz respeto à coordenação de todas fontes de demandas, quer sejam demandas ndependentes, peddos de clentes, necessdades de reposção, necessdades de centros de dstrbução e dependentes (Corrêa et all, 997). Bascamente, podemos classfcar as estratégas de gestão nas seguntes categoras: Make-to-order (MTO): a chegada de um peddo frme de clente provoca o níco da produção dos produtos desejados. Possu a vantagem de se trabalhar com baxos estoques de produtos acabados, sendo adequado para produtos com demanda pouco freqüente, que possuem alto custo de estocagem (tens classe A) ou que são perecíves. Esta estratéga entretanto torna o lead-tme do produto gual ao lead-tme do ramo mas demorado da fabrcação do produto. Este partcular pode tornar o prazo de entrega estrategcamente ndesejável, especalmente em mercado no qual o fator velocdade de entrega é vtal. Engneer-to Order: o produto é especfcado, projetado e fabrcado medante peddo. Make-to-stock (MTS): o produto tem sua fabrcação ncada medante uma prevsão de demanda. A chegada do peddo de clente provoca o seu atendmento quase medato, medante a retrada do produto acabado do estoque. Possu a vantagem de oferecer um lead-tme muto reduzdo, sendo adequado para a gestão de produtos com demanda bastante prevsível. Entretanto, o volume de estoques a serem mantdos para o nível de atendmento desejado pode sgnfcar um grande volume de captal nvestdo,
2 especalmente no caso de empresas com grande número de tens comercalzados e cuja capacdade de prevsão da demanda é defcente. Assembly-to-order (ATO): o produto tem a fabrcação de seus prncpas componentes dsparada medante uma prevsão de demanda, sendo estes componentes produzdos e armazenados antes da chegada do peddo. A chegada do peddo de clente provoca o térmno da montagem do produto medante a utlzação dos componentes já produzdos. Possu a vantagem de reduzr o lead-tme de atendmento, já que este fca reduzdo à etapa de montagem fnal. Em outras palavras, nessa estratéga se mantêm estoques apenas dos componentes de maor demanda, reduzndo, sob a ótca do clente, o lead-tme de entrega, tornando a empresa apta a realzar em tempo bastante reduzdo a montagem de uma grande dversdade de produtos fnas. É adequada para stuações nas quas um pequeno grupo de componentes é utlzado na fabrcação de um grande número de produtos fnas, sendo que um produto se dferenca de outro em termos da nclusão ou troca de um ou poucos componentes. A crescente pressão compettva tem obrgado as empresas a buscarem alternatvas que propcem tanto a redução nos prazos de atendmento quanto a redução de custos (dentre os quas o de estocagem) em toda a cadea produtva (MASON-JONES & TOWILL, 999, 2000). Nesse contexto, o estudo do trade-off que envolve a eventual decsão da empresa de gerr sua demanda por meo da estratéga ATO torna-se um tema nteressante e pouco explorado pela lteratura. Alguns autores (Kng, 987), (Guerrero, 99) dscutem os prncpas aspectos relaconados à estratéga ATO. Baker (n GRAVES et al, 993) propõe um modelo no qual, dado um conjunto de peddos em cartera, decde-se o que atender, dadas as lmtações de capacdade conhecendo antecpadamente os componentes fabrcados ATO e seus estoques. O objetvo é a mnmzação dos custos de estocagem e das penalzações por não atendmento das ordens. Neste trabalho abordamos um aspecto pouco explorado pelos trabalhos anterores: procurase propor uma metodologa para analse da vabldade da mudança da estratéga MTS para ATO. São descrtos os passos da metodologa e o modelo matemátco de apoo à decsão desenvolvdo. II- A Metodologa A metodologa utlzada buscou analsar os mpactos da mudança de estratéga de gestão MTO para ATO, sendo composta dos seguntes passos: Passo I: Avalação prelmnar da vabldade de adoção da estratéga ATO. Neste prmero momento, estuda-se a estrutura dos produtos da empresa e o comportamento da demanda, procurando dentfcar:. Se exste um grande número de produtos compostos por um número sgnfcatvamente menor de componentes comuns a eles (estrutura em Y ou X). 2. Se a demanda de uma parcela sgnfcatva desses componentes é razoavelmente freqüente, verfcando se um porcentagem sgnfcatva deles apresentava 2 ou mas ordens de produção mensas. 2
3 Passo II: Elaboração da função relaconada à redução de lead-tme de entrega e ao aumento de retorno. Uma vez que o passo I mostra que a empresa apresenta a prncípo, as característcas desejáves para a mplantação da estratéga ATO, no passo II busca-se analsar, por meo de entrevstas com responsáves pelas áreas de vendas, marketng e fnanças da empresa, qual o retorno atual de cada uma das famílas de produtos e qual sera o retorno que se podera esperar caso o lead-tme de entrega fosse reduzdo. Em outras palavras, quanto se espera que a redução do lead-tme de cada famíla de produtos mpacte em aumento do market-share, e conseqüentemente, aumento de retorno fnancero. Para tal, utlzou-se gráfcos mostrando o lead-tme, market-share e retorno atual das lnhas de produtos. O resultado obtdo baseado numa méda das dversas estmatvas fornecdas pelos responsáves da empresa mostrou-se pouco confável. Para efeto de smplfcação do modelo, defnu-se o ganho esperado como uma constante por da de redução do lead-tme. Embora concetualmente este ganho seja melhor representado por uma curva em forma de s, consderamos que, dado a quantdade de das que se esperava reduzr e a mprecsão da estmatva desse ganho, a smplfcação do modelo obtda com a adoção de um valor constante fo pouco relevante. Passo III: Levantamento de dados tecnológcos: Nos passo III procura-se obter os dados necessáros para a mplementação do modelos matemátco de apoo à decsão. São levantados os lead-tmes de produção de cada um dos componentes, custos de estocagem, dados hstórcos de demanda de produtos fnas e seus respectvos componentes, capacdade de estocagem de componentes por pallet e total da área de armazenagem dsponível. Dos aspectos que merecem destaque dzem respeto aos custos de estocagem e os estoques médos prevstos para cada componente. No modelo adotou-se o custo de estocagem com uma fração do custo untáro do componente, fração esta representando a taxa de juros pratcada pelo mercado. Já o estoque médo prevsto para o componente fo obtdo por meo de levantamento de dados hstórcos de demanda e utlzação de modelos de suavzamento exponencal. Para cada componente analsado obteve-se o hstórco semanal de demanda por um período sgnfcatvo (no caso, 24 semanas). Para componentes que não apresentaram demanda postva em porcentagem sgnfcatva de semanas (no nosso caso, adotou-se 0% ou mas de semanas com demanda gual a zero) adotamos o modelo de prevsão B, enquanto nos demas casos, adotou-se o modelo A, ambos explcados abaxo: Modelo A: prevsão de componentes utlzando suavzamento exponencal: baseado no hstórco de consumo do prmero ano obteve-se o melhor valor de alfa e beta do modelo de suavzamento, de modo a mnmzar o erro quadrátco médo (EQM) da prevsão. Os parâmetros utlzados serão utlzados para realzar as prevsões para os próxmos períodos para este componente. Uma vez obtdo o EQM calcula-se o valor do estoque de segurança (correspondente a um certo número de desvos padrão, que no nosso caso, fo de 2,3 desvo, ou 99% de confabldade de atendmento) de modo a se garantr o nível de atendmento desejado. Obvamente, quanto maor o EQM, maor deverá ser o ES para um certo grau de atendmento. É mportante lembrar também que o nível de atendmento do produto é o resultado da multplcação do grau de atendmento de todos os componentes desse produto mantdos em estoque. Neste caso o Estoque médo é gual ao estoque de segurança calculado. A fgura lustra o modelo de prevsão utlzando suavzamento exponencal e seu valor acrescdo do estoque de segurança 3
4 para um determnado componente. A fgura 2 lustra o comportamento de estoque de um componente gerdo por meo do modelo A. Fgura Fgura 2 Modelo B: Prevsão utlzando-se suavzamento exponencal com gestão por meo de reposção do estouqe até um nível máxmo: também realza prevsão utlzando suavzamento exponencal baseada no hstórco de consumo. Entretanto, para tens nos quas o número de semanas com demanda gual a zero é sgnfcatvo (maor que 0%), expurga-se tas semanas do modelo de prevsão. Para esses tens, a gestão do estoque se dá por reposção do máxmo, sendo que a demanda futura postva é prevsta pelo modelo de suavzamento exponencal, tal como o modelo A. Note que neste modelo, o estoque máxmo é recalculado dnamcamente, não se tratando portanto um modelo reatvo tradconal. A fgura 3 lustra o comportamento do estoque de um componente gerdo por meo do modelo B. Neste caso o estoque médo é dado por : EM = E.S. + LM*(T-)/T Fgura 3 4
5 onde EM = acréscmo médo de estoque com a nova estratéga ES = Estoque de Segurança calculado pelo modelo de prevsão LM = Demanda Méda Prevsta T = tempo médo entre demandas O estudo de outras famílas pode necesstar de modelos sazonas. Pode-se anda estudar a adoção de modelos mas sofstcados, como os modelos ARIMA, mas de ajustes mas complexos. No caso estudado, o modelo de prevsão utlzado mostrou-se adequado. Passo IV: Modelagem Matemátca do Problema e Análse dos Resultados: Neste passo mplementa-se o modelo matemátco de apoo à decsão, cujo objetvo é decdr quas os produtos a serem gerdos por meo da estratéga ATO (ou MTS) e quas componentes a empresa deve manter em estoque de modo a maxmzar os aumentos de retorno com a redução do lead-tme de entrega, consderando o aumento nos custos de estocagem envolvdo nesta decsão. Os detalhes do modelo são mostrados no próxmo tópco. Passo V: Implantação do processo de prevsão para os componentes Uma vez defndos os componentes produzdos baseados em prevsão e estocados, nca-se a mplantação do modelo de prevsão para os componentes, transformando-os, no sstema MRP II, em tens com demanda ndependente. Além dsso, a forma com que se dá o consumo dos componentes e suas demandas ndependentes pelas demandas dependentes dervadas de peddos de produtos acabados deve ser parametrzada adequadamente no sstema MRP II. Passo VI: Cração do estoque ncal de componentes: Uma vez mplantado o processo de prevsão peródca de componentes, deve ser gerado o estoque ncal dos mesmos. Dada uma eventual falta de capacdade para se produzr todos os componentes necessáros num curto espaço de tempo, esta etapa deve tomar tanto mas tempo quanto maor for a taxa de utlzação atual dos recursos da empresa. Passo VII: Alteração dos tempos de promessa de produtos: Nesta etapa realza-se a últma fase da mplantação da nova estratéga, com a adoção por parte do departamento comercal da empresa, dos novos prazos de atendmento de peddos, para os produtos compostos dos componentes estocados. Passo VIII: Revsão Peródca do Processo de Decsão: Deve-se garantr que tanto os passos da metodologa quanto o modelo sejam revstos com certa perodcdade. É mportante que a empresa esteja atenta a possíves mudanças no perfl do consumdor quanto à vantagem percebda pelo clente com a redução do lead-tme de entrega. A manutenção da estrutura do produto, dos custos de estocagem e dos parâmetros do modelo de prevsão são mportantes para que as decsões geradas pelo mesmo sejam confáves.. III - O Modelo Matemátco Utlzado O modelo utlzado utlza varáves de decsão bnáras (COOK, 998) e procura maxmzar o lucro obtdo com a mudança da estratéga de MTS para ATO ou MTS. Sejam: K o número de produtos acabados 5
6 I Jk Rj ={ I} G k LTA k C EM AMAX N CAPMAX P t o número de componentes que formam os produtos analsados número de ramos do k-ésmo produto, sendo k=..k Lsta dos componentes que formam um ramo de um produto, no sentdo do pa (raz) pra o flho (até a folha) número de componentes pertencente ao conjunto Rj ganho obtdo por período, com a redução de da no lead-tme do produto k, k=..k lead-tme atual do produto k, com a estratéga MTO custo untáro de estocagem do componente, por período estoque médo de segurança necessáro para o componente atender os produtos que compõe, caso seja estocado número máxmo de pallets de tamanho padrão possíves de serem armazenados quantdade de componentes armazenáves em um pallet padrão. captal máxmo dsponível para aumento dos estoques custo untáro do componente lead-tme do componente As varáves de decsão são: x = {0,} varável de decsão bnára. Valor zero ndca que o componente não deve ser estocado e ndca que deve ser estocado. LTrj lead-tme do ramo j obtdo com a estratéga ATO (do ponto de estoque ao produto acabado) LT k lead-tme do produto k obtdo com a estratéga ATO O modelo é dado por: Mmnze Z = K G ( LT LTA ) + C EM x () k k k k= = I A função objetvo () procura encontrar um trade-off com resultado o menor possível onde os dos aspectos analsados são o aumento de custos com a cração de estoques de componentes versus o aumento de retorno obtdo com a redução do lead-tme dos produtos. Os estoques médos necessáros foram obtdos por prevsão, conforme abordagem já comentada, enquanto que o valor de G k fo obtdo por estmatvas junto à empresa. Resultados de valor negatvo ndcam ganhos com a mudança da estratéga atual para a solução dada pelo modelo. Sujeto a: = x Rj (2) A restrção (2) garante que, para cada ramo da estrutura do produto, o estoque será formado no máxmo em apenas um ponto. É mportante observar que soluções na qual o estoque se faz na raz da estrutura (pa) sgnfca que a adoção da estratéga MTS é ndcada. Nesse sentdo, o modelo se presta para a avalação da vabldade da estratéga ATO ou MTS, sendo o segundo caso um caso partcular no qual o estoque está concentrado no topo e o lead-tme é zero. A exstênca do mesmo componente em pontos dstntos da estrutura do mesmo produto ou em produtos dstntos, será tratada pelo modelo de forma global. Assm, se estocado para o atendmento de um dos produtos de que faz 6
7 parte, o componente estará dsponível para atender aos demas, embora possa não ser utlzado. Isto ocorre vsto que para a empresa torna-se nvável a produção do componente medante peddo para alguns produtos e para estoque para outros. LTr j t xt j Rj (3) = = = j= A restrção (3) calcula o lead-tme de cada ramo, que é dado pela soma dos lead-tmes dos nós acma do ponto onde é formado o estoque. É mportante observar que a ordem dos componentes na lsta que forma o ramo é defnda como sendo do pa para o flho. Assm, corresponde ao pa e Z j à folha (últmo flho). LT LTr ramo Rj produto K (4) k j A restrção (4) ndca que o lead-tme do produto é no mínmo gual ao lead-tme do maor ramo pertencente a ele. I = EM x N AMAX A restrção (5) mpede que seja utlzada mas área para a formação de estoques que a área máxma dsponível. I EM P x CAPMAX (6) = A restrção (6) mpede que seja utlzado mas captal para a formação de estoques que o máxmo desejado ou dsponível pela empresa. IV - Aplcação da Metodologa e Resultados Prelmnares Obtdos A metodologa proposta está sendo aplcada expermentalmente em parte de uma famíla de produtos de uma empresa do setor de fabrcação de motores. Escolheu-se parte de uma famíla de produtos para a análse, já que a famíla era composta de centenas de produtos, a grande maora com demanda esporádca. Assm, fltrou-se, dentro da famíla, os produtos com demanda de maor freqüênca. Os estoques médos necessáros para os componentes foram analsados por meo de séres hstórcas de 24 semanas e calculados os estoque de segurança necessáros. Uma vez que os valores de Gk fornecdos foram bastante dvergentes, aplcou-se o modelo utlzando-se um valor de G únco para todos os produtos, resultante da méda dos valores de Gk fornecdos. O modelo mostrou vantajosa a cração de estoques de componentes em porcentagem sgnfcatva dos produtos, de modo a reduzr os lead-tmes de entrega de 7 das para 9 das em méda. Os resultados obtdos estão anda sob análse da empresa. V - Conclusões Fnas e Trabalhos Futuros O presente artgo trata de um tema pouco abordado na lteratura e de grande nteresse para as empresas: como avalar o ganho esperado com a mudança da estratéga de gestão da demanda de MTO para ATO ou MTS. É proposta uma metodologa de avalação da vabldade da mudança e proposto um modelo matemátco para tratar o problema. Um dos prncpas parâmetros do modelo de decsão, o estoque médo necessáro para o componente, é obtdo por meo de dos modelos de prevsão dstntos, A e B, sendo o (5) 7
8 modelo a obtdo por meo de suavzamento exponencal e o modelo B por meo de suavzamento exponencal com as demandas guas a zero expurgadas da prevsão e os estoques de tas componentes gerdos por reposção do máxmo. Atualmente os autores têm procurado concentrar esforços em três pontos da metodologa que julgam defcentes: ) O modelo matemátco proposto mostrou-se pouco adequado para ao solução de problemas de grande porte, tas como se apresentam os problemas reas, nos quas mlhares de produtos e ramos (e conseqüentemente restrções) deverão ser analsados. A cração de um modelo heurístco deve substtur o modelo otmzante descrto neste trabalho. 2) A melhora na forma de se estmar os valores dos ganhos esperados (Gk) com a redução do lead-tme. A abordagem atual para a estmatva dos ganhos fo baseada em entrevstas e mostrou-se pouco confável, vsto que os valores sugerdos dvergam substancalmente. Ha outros benefícos ntangíves com a redução do lead-tme tal como melhora na qualdade do produto e redução de custos, que não foram consderados. 3) Os mpactos da modfcação da estratéga de gestão nos outros parâmetros do sstema. Foram mantdos neste estudo, por exemplo, as polítcas de setup e de cclo de execução do MRP. Bblografa Cook, W; Cunnnghan, W.H.; Pulleyblank, W.R.; Schrjver, A.: Combnatoral Optmzaton; ed. John Wley & Sons; 998. Corrêa, H & Ganes, I, Caon M.: Planejamento, Programação e Controle da Produção MRPII/ERP Concetos, uso e mplementação; 3ª ed; Ed. Atlas; 997. Gerrero, H.H.: Demand Management Strateges for Assembly-to-order Producton Envronments Internatonal Journal of Producton Research; 29(); 39-5; 99. Graves, S. C.; Rnnooy Kan, A.H.G.; Zpkn, P.H.: Logstcs of Producton and Inventory; North Holland; Amsterdan; 993. Kng, B. E. & Benton, W.C.: Alternatve Master Producton Schedulng Technques n a Assembly-to-order Envronment ; Journal of Operatons Management; 7(2); 79-20; 987. Mason-Jones, R & Towll, D.R.: Total ccle lne compresson and the agle supply chan ; Engneerng Costs And Producton Economcs; 62; 6-73;999. Mason-Jones, R & Towll, D.R.: Lean, agle or leagle? Matchng your supply chan to the marketplace ; Internatonal J. of Prod. Research; vol 38; n. 7; ; Spper, D & Bulfn Jr. R.L.: Producton Plannng, Control and Integraton; Ed. McGraw- Hll; 997. Vollmann, T. E.; Berry, W. L.; Whybark, D. C.: Integrated Producton and Inventory Management; ed. Busness One Irwn;