Planejamento de Capacidade e Gestão de Restrições: Equilibrar a Capacidade de Fornecimento com a Demanda em Cada Horizonte de Tempo

Definições e medição de capacidade

A capacidade tem três definições distintas relevantes para o planejamento. A capacidade de projeto é a produção máxima que uma instalação ou processo é projetado para produzir em condições ideais. Raramente é alcançada na prática e serve como limite superior para o planejamento. A capacidade efetiva é a capacidade que pode ser realisticamente alcançada dado manutenção programada, trocas de configuração, intervalos, perdas de qualidade e outras reduções planejadas. Geralmente é de 80 a 90 por cento da capacidade de projeto. A produção real é o que é produzido em um determinado período, que pode ser menor que a capacidade efetiva devido a paradas não planejadas, déficits de demanda ou falta de disponibilidade de materiais.

Utilização = Produção Real / Capacidade de Projeto

Eficiência = Produção Real / Capacidade Efetiva

A distinção entre utilização e eficiência importa para o diagnóstico. Baixa utilização pode refletir baixa demanda ou problemas operacionais. Alta utilização relativa à capacidade efetiva sugere uma restrição de capacidade genuína. Eficiência abaixo de 100 por cento identifica perdas operacionais, como paradas, tempo de troca de configuração, perdas de velocidade e defeitos de qualidade, que podem ser abordadas sem investimento de capital.

Planejamento de capacidade de longo prazo

O planejamento de capacidade de longo prazo aborda decisões com prazos de entrega de vários anos: construção de instalações, equipamentos de capital principais, planejamento de força de trabalho de longo prazo e acordos estratégicos de sourcing que determinam a disponibilidade de capacidade dos fornecedores. As abordagens padrão para gerenciar essa incerteza são: margem de capacidade (incorporar excesso de capacidade para absorver variabilidade de demanda); antecipação de capacidade (adicionar capacidade antes que a demanda se materialize, apropriado para mercados de rápido crescimento); e atraso de capacidade (adicionar capacidade apenas após a demanda ser demonstrada, apropriado para indústrias com uso intensivo de capital).

Planejamento de capacidade de médio prazo

O planejamento de capacidade de médio prazo, também chamado de planejamento agregado, cobre um horizonte de 2 a 18 meses e determina como combinar oferta agregada com demanda agregada usando força de trabalho, horas extras, terceirização, estoque e alavancas de gestão de demanda.

As principais alavancas no planejamento agregado: contratações e demissões (ajustar o tamanho da força de trabalho para atender à demanda, eficaz mas com prazo de entrega para contratar e treinar); horas extras e subutilização (variar horas por trabalhador sem mudar o quadro de pessoal); terceirização (usar capacidade de produção externa para períodos de pico de demanda); construção de estoque (produzir para estoque em períodos de baixa demanda para atender à demanda de pico, aplicável apenas a produtos não perecíveis); e gestão de demanda (deslocar demanda de períodos de pico para períodos de vale por meio de incentivos de preço ou prazo de entrega).

Planejamento de capacidade de curto prazo e programação

O planejamento de capacidade de curto prazo cobre o horizonte de 1 a 8 semanas e traduz o plano agregado em programas de produção específicos, atribuições de máquinas e alocações de mão de obra. As ferramentas principais são o programa mestre de produção (MPS), o planejamento de capacidade de corte aproximado (RCCP) e o planejamento de requisitos de capacidade (CRP).

O planejamento de capacidade de corte aproximado verifica o MPS em relação às capacidades dos recursos-chave para identificar sobrecargas antes que o programa seja liberado para execução. É chamado de “corte aproximado” porque usa dados simplificados de recursos por produto em vez do detalhe completo de roteiros e centros de trabalho usado no CRP. Quando o RCCP revela uma sobrecarga de capacidade, as opções de resolução são: aumentar a capacidade (horas extras, turno adicional, terceirização); reprogramar pedidos; reduzir a demanda; ou dividir o lote.

Teoria das Restrições: os cinco passos de focalização

A Teoria das Restrições (TOC), desenvolvida por Eliyahu Goldratt, sustenta que todo sistema tem pelo menos uma restrição que limita o rendimento, a taxa na qual o sistema gera valor. A TOC prescreve cinco passos de focalização para gerenciar restrições.

Passo 1: Identificar a restrição. Encontrar o recurso, política ou condição de mercado que limita o rendimento do sistema. Em um contexto de manufatura, este é o centro de trabalho com a maior utilização relativa à capacidade disponível.

Passo 2: Explorar a restrição. Maximizar o rendimento pela restrição com os recursos existentes. Isso significa garantir que a restrição nunca fique sem trabalho, nunca processe material defeituoso e execute a mistura de produtos mais produtiva.

Passo 3: Subordinar tudo o mais à restrição. Todos os outros recursos devem ser cadenciados ao ritmo da restrição. Operações a montante correndo mais rápido que a restrição apenas acumulam estoque na frente dela. O conceito de tambor-pulmão-corda formaliza isso: a restrição (tambor) define o ritmo, um pulmão de tempo protege a restrição do desabastecimento, e uma corda sinaliza as taxas de liberação a montante.

Passo 4: Elevar a restrição. Se a exploração e a subordinação não forem suficientes, adicionar capacidade à restrição por meio de investimento.

Passo 5: Voltar ao passo 1. Elevar uma restrição tipicamente faz com que um recurso diferente se torne a nova restrição. O processo de cinco passos é reiniciado sobre a nova limitação vinculante.

Pulmões de capacidade e variabilidade

A variabilidade na demanda e no desempenho do processo torna o planejamento de capacidade mais complexo do que uma simples comparação de demanda versus capacidade. Um centro de trabalho carregado a 90 por cento da capacidade em uma semana média regularmente excederá a capacidade em semanas de alta demanda. A relação entre utilização e comprimento de fila é não linear: a baixa utilização, as filas são curtas e os prazos de entrega são previsíveis; à medida que a utilização se aproxima de 100 por cento, os comprimentos de fila crescem exponencialmente e os prazos de entrega se tornam altamente variáveis.

Uma margem de capacidade de 15 a 20 por cento nos recursos críticos mantém um desempenho de prazo de entrega aceitável sob variabilidade de demanda. A margem apropriada depende do coeficiente de variação da demanda, do nível de serviço desejado e do custo da variabilidade do prazo de entrega versus o custo da capacidade ociosa.

Erros comuns

• Medir e melhorar cada recurso uniformemente. Melhorias de eficiência em recursos que não são restrições não aumentam o rendimento do sistema. O investimento em um não-restrição não produz melhoria na produção, apenas aumenta a utilização de um recurso que não estava limitando o sistema.
• Confundir alta utilização com alto desempenho. Um recurso operando a 100 por cento de utilização é uma restrição de capacidade gerando acúmulo de filas e variabilidade de prazo de entrega. Organizações que celebram alta utilização de máquinas sem medir comprimento de fila e prazo de entrega estão otimizando a variável errada.
• Construir planos de capacidade sobre a capacidade de projeto em vez da capacidade efetiva. Uma nova linha de produção com capacidade de projeto de 1.000 unidades por turno não produz 1.000 unidades no primeiro dia. Perdas durante a partida, tempo de troca de configuração, manutenção e efeitos da curva de aprendizado reduzem a produção real a uma fração da capacidade de projeto durante o período de rampa.
• Tratar a restrição como fixa. A restrição não é uma propriedade imutável do sistema; é a limitação vinculante atual. Após elevar a restrição atual, a próxima restrição emerge e requer a mesma análise. Organizações que fixam a restrição em seu modelo mental param de melhorar quando esse recurso específico é abordado.

Perguntas frequentes

¿Qual é a diferença entre capacidade de projeto, capacidade efetiva e produção real?

A capacidade de projeto é a produção máxima que uma instalação é projetada para alcançar em condições ideais. A capacidade efetiva é a produção realisticamente alcançável após considerar manutenção programada, trocas de configuração, intervalos e perdas de qualidade planejadas, geralmente de 80 a 90 por cento da capacidade de projeto. A produção real é o que é produzido em um período específico, que pode estar abaixo da capacidade efetiva devido a paradas não planejadas, déficits de demanda ou problemas de disponibilidade de materiais. O planejamento e programação deve usar a capacidade efetiva, não a de projeto, como linha de base, para evitar criar compromissos de entrega que não podem ser cumpridos.

¿O que é a Teoria das Restrições e como se aplica ao planejamento de capacidade?

A Teoria das Restrições (TOC) sustenta que o rendimento de qualquer sistema é limitado por uma única restrição vinculante em qualquer momento. Em planejamento de capacidade, a restrição é o recurso com menor capacidade relativa à demanda. Os cinco passos de focalização da TOC são: identificar a restrição; explorá-la (maximizar o rendimento por ela com os recursos atuais); subordinar todos os outros recursos ao ritmo da restrição; elevar a restrição (adicionar capacidade se necessário); e voltar ao passo 1 à medida que a restrição muda. A implicação prática para o investimento em capacidade é que apenas o investimento na restrição produz melhoria no rendimento do sistema.

¿O que é planejamento de capacidade de corte aproximado (RCCP)?

O planejamento de capacidade de corte aproximado verifica o programa mestre de produção em relação às capacidades dos recursos-chave para identificar sobrecargas antes que o programa seja liberado para execução. Usa dados simplificados de recursos por produto (horas médias por unidade em centros de trabalho críticos) em vez do detalhe completo de roteiros. O RCCP é rápido e permite iteração rápida: se um período está sobrecarregado, o planejador pode mover pedidos entre períodos e reverificar em minutos. Foca nos recursos críticos com maior probabilidade de serem vinculantes, não em todos os centros de trabalho.

¿Por que operar próximo a 100 por cento de utilização prejudica o desempenho do prazo de entrega?

A teoria das filas mostra que o comprimento médio da fila (e portanto o prazo de entrega) cresce de forma não linear à medida que a utilização se aproxima de 100 por cento. A 70 por cento de utilização, um centro de trabalho pode absorver variabilidade de demanda com filas curtas e estáveis. A 90 por cento, a mesma variabilidade cria filas muito mais longas. A 95 por cento, as filas se tornam instáveis e os prazos de entrega altamente imprevisíveis. Uma margem de capacidade de 15 a 20 por cento em recursos críticos não é capacidade desperdiçada: é o pulmão que mantém desempenho aceitável de prazo de entrega sob variabilidade de demanda.

¿Quais são as principais alavancas no planejamento de capacidade agregada?

As alavancas do planejamento de capacidade agregada se dividem em duas categorias. Alavancas do lado da oferta: contratações ou demissões (ajustar o tamanho da força de trabalho, eficaz mas com prazo de entrega e custo); horas extras ou subutilização (variar horas por trabalhador sem mudar o quadro de pessoal); terceirização (usar capacidade de produção externa para picos); e construção de estoque (produzir para estoque em períodos de baixa demanda, aplicável apenas a produtos não perecíveis). Alavancas do lado da demanda: gestão de demanda por meio de incentivos de preço ou prazo de entrega que deslocam demanda de períodos de pico para períodos de vale.

¿Como identificar o verdadeiro gargalo em um sistema de produção?

O verdadeiro gargalo é o recurso com a fila de trabalho mais longa esperando na sua frente, não necessariamente o recurso que parece mais ocupado. Para identificá-lo: medir as taxas de produção reais (unidades por hora) em cada centro de trabalho; medir comprimentos de fila (estoque em processo aguardando processamento) na frente de cada centro de trabalho; e calcular a razão entre a taxa de demanda e a taxa de produção para cada recurso. O centro de trabalho onde essa razão é mais alta, ou equivalentemente onde a fila é mais longa e crescente, é a restrição. A observação visual pura e a avaliação subjetiva são não confiáveis para identificar a verdadeira restrição.