Sequenciamento e controlo das actividades productivas : transparências de apoio à leccionação de aulas teóricas

Slide 1 Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas Transparˆencias de apoio `a lecciona¸c˜ao de aulas te´oricas Vers˜ao 1 c °2001 Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 1 Slide 2 PlaneamentodasCapacidades •dimensionamentodafábrica •escolhadoequipamento PlaneamentoAgregado •níveldeutilizaçãodafábrica •necessidadesdepessoal •subcontratação PlaneamentodeRecursos •MRP •desagregaçãodoPlanoDirector SequenciamentoaCurtoPrazo •cargadepostosdetrabalho •sequenciamentodetarefas Slide 3 Controlo das Actividades Produtivas T´ecnicas de gest˜ao das prioridades e das capacidades usadas para: •sequenciar actividades produtivas; •controlar actividades produtivas. •Controlo das prioridades Assegurar que as actividades produtivas seguem o plano definido pelo MRP, controlando os fornecimentos internos e externos. •Controlo das capacidades Monitoriza¸c˜ao dos postos de trabalho, assegurando que que est˜ao produzir as quantidades planeadas. Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 2 Slide 4 Controlo das Actividades Produtivas – Objectivos •Manter conhecimento sobre o estado actual das tarefas que tarefas est˜ao a ser realizadas e em que locais •Determinar as opera¸c˜oes seguintes a realizar que tarefas devem ser realizadas a seguir em cada posto de trabalho •Assegurar que os materiais e as capacidades s˜ao adequados garantir que existem os materiais necess´arios e que existe capacidade suficiente para realizar as opera¸c˜oes •Maximizar a eficiˆencia maximizar a utiliza¸c˜ao da m˜ao-de-obra e das m´aquinas e minimizar stocks, tempos de setup •Manter controlo operacional monitorizar a evolu¸c˜ao das opera¸c˜oes e desencadear ac¸c˜oes correctivas sempre que necess´ario Slide 5 Controlo das Actividades Produtivas – Base de dados Planeamento Ficheirodepeças •nºdapeça •descriçãodapeça •custo •tempodefabrico •existência •reservas •encomendas •dimensãodolote Ficheirodepostosdetrabalho •nºdopostodetrabalho •capacidadedopostodetrabalho •postosdetrabalhoalternativos •eficiência Ficheiroderoteamentos •nºdaoperação •descriçãodaoperação •temposdesetup •temposdeoperação •códigosdeoperação Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 3 Slide 6 Controlo das Actividades Produtivas – Base de dados Controlo Ficheirodeordens defabrico •nºdaOF •quantidadeaproduzir •quantidadeproduzida •quantidadenão-conforme •datadeentregadevida •prioridade Ficheirodeordensde fabrico-detalhe •nºdaoperação •temposdesetupobservados •temposdeproduçãoobservados •quantidadescompletadas •quantidadesnão-conformes •tempoatéfimdeprodução Slide 7 Tipos de sistemas de produ¸c˜ao •Sistemas de produ¸c˜ao cont´ınua Caracterizam-se por terem um n´umero limitado de produtos em linhas de produ¸c˜ao est´aveis. Simplifica¸c˜ao do planeamento e do controlo. •Sistemas de produ¸c˜ao intermitentes Produ¸c˜ao por lotes de uma grande variedade de produtos, utilizando equipamentos comuns. Cada ordem de fabrico tem que ser encaminhada atrav´es dos centros de trabalho, de acordo com o seu roteamento. Geram-se filas de espera (em-cursos) `a entrada de cada posto de trabalho. •Projectos Sequˆencias e localiza¸c˜oes ´unicas para cada uma das tarefas. Existem ferramentas de gest˜ao pr´oprias (CPM e PERT) Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 4 Slide 8 Sequenciamento a curto prazo — Exemplos Hospital tratamentos ambulat´orios hor´arios de enfermeiros e m´edicos salas para opera¸c˜oes ©1984-1994T/MakerCo. ©1984-1994T/MakerCo. Ensino hor´arios professores hor´arios salas afecta¸c˜ao de equipamentos audiovisuais Ind´ustria produ¸c˜ao compras hor´arios dos funcion´arios ©1984-1994T/MakerCo. Companhias a´ereas manuten¸c˜ao avi˜oes hor´arios de partidas hor´arios das tripula¸c˜oes e pessoal de terra Slide 9 Defini¸c˜ao de Sequenciamento Sequenciamento ´e a afecta¸c˜ao ´optima no tempo de recursos escassos na forma de m´aquinas, a actividades designadas por tarefas, sujeita `as restri¸c˜oes b´asicas de que em qualquer instante nenhuma m´aquina processa mais do que uma tarefa e nenhuma tarefa ´e processada por mais do que uma m´aquina. [Lenstra e Rinnoy Kan 1984] Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 5 Slide 10 Sequenciamento “Backward”e “Forward” Sequenciamento “Forward”: •Sequenciamento tem in´ıcio logo que se conhecem os pedidos. •Pode dar origem a grandes stocks de produto acabado. k datadevida j Sequenciamento “forward” Sequenciamento “backward”k datadevida j Sequenciamento “Backward”: •Sequenciamento inicia-se a partir da data devida da ´ultima opera¸c˜ao. •L´ogica MRP. •Usado em diversos tipos de ind´ustrias, no “catering”e tamb´em do sequenciamento de actos cir´urgicos. Slide 11 M´etodos de Sequenciamento — Regras para defini¸c˜ao de prioridades •FIFO — first in first out •EDD — earliest due date •LS — least slack (slack = data devida - tempo de processamento em falta) •SPT — shortest processing time •LPT — longest processing time •Prioridades •Ordem aleat´oria •Quociente cr´ıtico (critical ratio CR) CR =tempo at´e data devida tempo de trabalho at´e conclus˜ao =data devida −data actual tempo de trabalho at´e conclus˜ao Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 6 Slide 12 Um exemplo de sequenciamento Considere que pretende realizar 4 tarefas numa s´o m´aquina, considere tamb´em que cada tarefa ocupa a m´aquina durante um determinado tempo e que uma vez iniciado o seu processamento, este n˜ao poder´a ser interrompido. Cada tarefa tem uma data devida. Tarefa A B C D Tempo de processamento 4 1 2 3 Data devida 1 4 5 9 Slide 13 Um exemplo de sequenciamento Relativamente ao exemplo de sequenciamento apresentado, pretende-se determinar as sequˆencias de tarefas, seguindo as regras: •FIFO •EDD •LS •SPT •LPT •ordem crescente de CR Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 7 Slide 14 Um exemplo de sequenciamento Relativamente ao exemplo de sequenciamento apresentado, determine uma sequˆencia de tarefas, considerando que se pretende minimizar a soma dos atrasos na conclus˜ao de cada tarefa, relativamente `a respectiva data devida. Uma sequˆencia particular ( C, B, A, D) est´a representada na figura seguinte: 12345678910 A B C D 7-1 + 0 + 0 + 1 = 7 tempo Para este exemplo h´a 24 (4!) sequenciamentos poss´ıveis. Para 10 tarefas o n´umero de sequenciamentos poss´ıveis seria 2.4×1024 Para 50 tarefas o n´umero de sequenciamentos poss´ıveis seria 3.0×1064 Slide 15 Classifica¸c˜ao de problemas de sequenciamento Graham et al 1979 sugeriu um esquema para classifica¸c˜ao dos problemas de sequenciamento: α β γ •α– caracter´ısticas associadas `as m´aquinas •β– caracter´ısticas associadas `as tarefas •γ– fun¸c˜ao objectivo Exemplos: α β γ 1rjLMAX 1LMAX 1rj,pj=p LMAX J2pij = 1 CMAX Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 8 Slide 16 Classifica¸c˜ao de problemas de sequenciamento α– caracter´ısticas associadas `as m´aquinas •problemas com um tipo de m´aquina –m´aquina ´unica –m´aquinas paralelas (idˆenticas, uniformes ou n˜ao relacionadas) •problemas com v´arios tipos de m´aquinas –OPEN-SHOP: a tarefa Jitem que sofrer um conjunto de opera¸c˜oes {O1i,...Omi}, onde a opera¸c˜ao Oji tem que ser realizada na m´aquina j. A ordem pela qual se realizam as opera¸c˜oes ´e irrelevante. –JOB-SHOP: a tarefa Jitem que sofrer um conjunto de opera¸c˜oes {O1i,...Omi}, onde a opera¸c˜ao Oji tem que ser realizada na m´aquina j. A ordem pela qual se realizam as opera¸c˜oes numa tarefa ´e fixa, mas pode variar de tarefa para tarefa. –FLOW-SHOP: a tarefa Jitem que sofrer um conjunto de opera¸c˜oes {O1i,...Omi}, onde a opera¸c˜ao Oji tem que ser realizada na m´aquina j. A ordem pela qual se realizam as opera¸c˜oes ´e fixa e idˆentica para cada tarefa. Slide 17 Classifica¸c˜ao de problemas de sequenciamento β– caracter´ısticas associadas `as tarefas As tarefas podem ter: •tempo de processamento pi •data de liberta¸c˜ao ri •data devida di •data limite dli Ci datade conclusão Custo f(Ci) ri datade libertação (releasedate) di datadevida (duedate) dli datalimite (dead-line) Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 15 Slide 30 Problemas com v´arias m´aquinas Tarefas com opera¸c˜oes m´ultiplas •Cada tarefa Jitem opera¸c˜oes {O1i,...Omi}a serem realizadas em m´aquinas M1,...Mm. •Cada opera¸c˜ao Oki deve ser realizada numa determinada m´aquina durante pki unidades de tempo. •N˜ao se podem realizar simultaneamente duas opera¸c˜oes da mesma tarefa. •Objectivo: determinar uma sequˆencia tal que o tempo total de execu¸c˜ao (Makespan) CMAX =maxi{Ci}seja m´ınimo. Slide 31 Tarefas com opera¸c˜oes m´ultiplas Open Shop Uma tarefa Jitem opera¸c˜oes {O1i,...Omi}. A opera¸c˜ao Oki ´e processada na m´aquina Mk. A ordem das opera¸c˜oes n˜ao ´e importante. 12345678910 M1 M2 M3 M4 tempo O11 O31 O41 O21 O12 O22 O42 O32 CMAX •O2||CMAX — f´acil •Om|pmtn|CMAX — f´acil Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 16 Slide 32 Tarefas com opera¸c˜oes m´ultiplas Flow Shop Uma tarefa Jitem opera¸c˜oes {O1i,...Omi}. A opera¸c˜ao Oki ´e processada na m´aquina Mk. A ordem das opera¸c˜oes em cada m´aquina ´e a mesma. 12345678910 M1 M2 M3 M4 tempo O11 O31 O41 O21 O12 O22 O42 O32 CMAX •F2||CMAX — f´acil (caso excepcional) •F3|pmtn|CMAX — dif´ıcil Slide 33 Flow Shop — F2||CMAX Algoritmo de Johnson 1. Listar todas as tarefas por ordem crescente de tempo de processamento m´ınimo pmini= min {p1i, p2i}. 2. Retirar a primeira tarefa da lista. Se pmini=p1i, colocar a tarefa no in´ıcio da sequˆencia. Se pmini=p2i, colocar a tarefa no fim da sequˆencia. 3. Voltar a 2. ©1995CorelCorp. ©1995Corel Corp. Tarefa TarefaA A Tarefa TarefaB B Tarefa TarefaC C Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 17 Slide 34 F2||CMAX — Resolu¸c˜ao de um exemplo pelo algoritmo de Johnson Tarefa A B C D E p1i5 3 8 10 7 p2i2 6 4 7 12 C D E B A A BA BA C Slide 35 Tarefas com opera¸c˜oes m´ultiplas Job Shop Uma tarefa Jitem opera¸c˜oes {O1i,...Omi}. A opera¸c˜ao Oki ´e processada na m´aquina Mµki. Cada tarefa tem que percorrer uma sequˆencia de m´aquinas precisa. 12345678910 M1 M2 M3 M4 tempo O11 O31 O41 O21 O12 O22 O42 O32 CMAX O52 •J2||CMAX — dif´ıcil •J2|pmtn|CMAX — dif´ıcil Maria Ant´onia Carravilla – FEUP Sequenciamento e Controlo das Actividades Produtivas 18 Slide 36 Bibliografia •Heizer, Jay and Render, Barry (1999). Operations Management, Prentice-Hall, 3aedi¸c˜ao. •Monks, J. G. (1987). Operations Management - Theory and Problems, McGraw-Hill International Editions, 3aedi¸c˜ao. •Schroeder, Roger G. (1989). Operations Management, Decision Making in the Operations Function, McGraw-Hill International Editions. •Sousa, Jorge Pinho (1990). Scheduling Problems in Production Management (Models and Applications), COMETT. Maria Ant´onia Carravilla – FEUP