Uma classificação multidimensional de sistemas de produção para o projeto e seleção de sistemas de planejamento e controle de produção

MAcCARTHY, B. L.; FERNANDES, F. C. F. A multi-dimensional classification of production systems for the design and selection of production planning and control systems. Production Planning & Control, 2000, Vol. II, NO. 5, p.481-496

Palavras-chave sistemas de produção, classificação, planejamento e controle de produção, análise e projeto de sistemas de produção

Abstrato. Um requisito primário para uma melhor compreensão do gerenciamento de sistemas de produção é uma classificação apropriada de tais sistemas. Este artigo propõe uma classificação que facilita uma melhor compreensão dos sistemas de produção reais. Ele combina todos os recursos essenciais, por ex. o fluxo de materiais com novas perspectivas de classificação em relação ao tempo de resposta, repetitividade e organização do trabalho. Como muitos trabalhos anteriores influenciaram a abordagem proposta aqui, o artigo também apresenta uma revisão da literatura relevante. A classificação possui quatro grupos de características, compreendendo oito dimensões de descritores, abrangendo 12 variáveis. Escolher ou projetar um sistema adequado de planejamento e controle de produção (PPCS) é uma tarefa de culto ao caráter integrador da área de planejamento e controle de produção: tende a interagir com todas as áreas funcionais da empresa. Um objetivo importante do sistema de classificação proposto aqui é fornecer uma ferramenta para auxiliar na realização deste evento. tarefa de culto. Os sistemas de produção reais estão se tornando mais híbridos para poderem lidar com a mudança. Mostramos que nossa classificação pode lidar com sucesso com tais sistemas.

1. Introdução
O conhecimento da Scienti® c baseia-se na classificação. Tem sido afirmado, por exemplo, que sistemas especialistas são, em geral, sistemas de classificação (Jain, 1988). Não é surpreendente, portanto, que uma classificação de cátions de classe tenha sido dada. Good (1965) propôs as seguintes classes baseadas com o propósito de produzir cátions classificações: (i) para clarificação e comunicação mental; (ii) pela descoberta de novos campos para pesquisa; (iii) para planejar uma estrutura organizacional ou máquina; (iv) como uma lista de verificação; (v) por diversão. A classificação que propomos neste trabalho cai principalmente no terceiro grupo, mas, como nossa classificação argumenta sobre um novo ponto de vista, ele também é útil para a clarificação mental e a comunicação. Burbidge (1985) observou que quando um engenheiro projeta uma máquina, as leis da física e da metalurgia ajudam a produzir um e ?? projeto científico, mas não há um conjunto de leis científicas para ajudar um engenheiro de produção a enfrentar o problema de projetar um e ?? sistema de produção eficiente. Nós afirmamos que esta situação não mudou significativamente nos anos intermediários. Uma das razões para isso é que não há uma classificação adequada dos sistemas de produção reais. As classificações existentes são super simplificadas, considere apenas um número limitado de aspectos ou adote uma perspectiva específica. Essas classificações tendem a ser de pouco ou limitado valor para analisar sistemas de produção reais complexos ou para ajudar os gerentes de operações a selecionar ou projetar sistemas apropriados de planejamento e controle de produção (PPCSs). Selecionando ou projetando um PPCS apropriado é di? Uma tarefa de culto ao caráter integrador da função de planejamento e controle da produção: ela tende a interagir com todas as áreas funcionais da empresa. Um aspecto fundamental de projetar ou selecionar um e ?? O PPCS efetivo é a capacidade de classificar os sistemas de produção. Este artigo enfoca essa área, pois acreditamos que ela constitui uma lacuna significativa entre teoria e prática na gestão de operações. Seria pretensioso propor um cátion classi® totalmente impermeável. Além disso, qualquer alegação desse tipo provavelmente será facilmente contraditória. Na prática, qualquer classiicação é um trade-o? entre o nível de detalhe necessário para a utilidade e o nível de agregação desejável para a usabilidade. Acreditamos que nossa classificação aqui será uma contribuição significativa para o entendimento de sistemas complexos de produção real e para auxiliar na elaboração ou seleção de sistemas de planejamento e controle de produção na prática. Este artigo foi influenciado por muitos trabalhos anteriores. Portanto, uma pesquisa bibliográfica é apresentada na seção 2. A classiicação multidimensional é apresentada na seção 3. A seção 4 mostra como aplicar a abordagem. A seção final apresenta as conclusões.

2. Revisão de literatura sobre as classificações de sistemas de produção
Aqui nós pesquisamos a literatura mais importante diretamente relevante para o objetivo deste trabalho. Selecionamos referências que ilustram abordagens adotadas para o assunto. Apresentamos uma revisão dos sistemas de produção de classificação na seção 2.1 e uma revisão bastante breve
os subsídios classificação dos subsistemas de produção em 2.2. Na seção 2.3, destacamos as limitações dos cátions classificação existentes, especialmente do ponto de vista do PPCS. Em particular, destacamos as principais deficiências que precisam ser abordadas em relação às empresas manufatureiras contemporâneas na seção 2.4.

2.1. Uma revisão do sistema de classificação

2.1.2. Classificações derivadas por atributos
Aqui, consideramos os cátions classificação baseados em atributos que são percebidos como importantes nos sistemas de produção ou nas empresas de manufatura em geral. Johnson e Montgomery (1974) classificam sistemas de produção baseados nos tipos de produtos e processos da seguinte forma. (i) Sistema contínuo: poucas famílias de produtos similares produzidos em larga escala. (ii) Sistema intermitente: mudanças freqüentes nas etapas de produção de um produto para outro, como conseqüência da grande variedade de itens fabricados. Eles identificam duas subclasses: (a) sistema de flow-shop intermitente: o padrão flow de todos os itens é o mesmo; (b) sistema intermitente de job-shop: os itens não têm o mesmo padrão de queda. (iii) Sistema de grandes projetos: os produtos são complexos e especiais e, em muitos casos, são produzidos em quantidades unitárias. Eles também consideram um quarto tipo - (iv) o sistema de estoque puro - onde itens são comprados, armazenados, distribuídos e vendidos, sem uma fase de processamento. Observando que a fabricação de celulares é intermediária em termos de aplicação entre o job-shop e a oficina, Black (1983) propôs a seguinte classificação: (i) grande sistema de projeto; (ii) job-shop; (iii) fabricação de celular; (iv) stop-shop; (v) sistema contínuo. Putnam (1983) resumiu os princípios básicos entre os sistemas job-shop e flow-shop. Constable e New (1976) consideram três características em sua abordagem: a estrutura dos produtos (simples ou complexa); o layout (em linha, layout funcional ou de grupo); e a natureza dos pedidos dos clientes (para estoque ou por ordem). Bu? a e Miller (1979) adotam uma classificação com quatro tipos de sistemas de produção de estoque: (i) sistema contínuo de estoque; (ii) sistema contínuo por encomenda; (iii) sistema intermitente de estoque; e (iv) sistema intermitente por ordem. Um sistema intermitente indica que a produção ocorre em lotes. Grandes projetos estão incluídos na categoria (iv). Nys (1984) definiu o sistema tecnológico (TS) como parte de um sistema de manufatura que compreende um conjunto de equipamentos para a execução do processo tecnológico.
equipamento sendo ligado por um material e uma informação. Ele apresentou dois cátions classificação equivalentes com base em características de uso - um cátion classi® paralelo e um bloco morfológico classi®. Schmidt et al. (1985) propuseram classes derivadas da relação entre divisibilidade de tarefas, restrições de roteamento e uniformidade de taxa de produção. Frizelle (1989) apresenta uma categorização para plantas por meio de três letras (V, A e T) que se assemelham à "forma" da planta. A 'usina V' é caracterizada por poucas matérias-primas que se subdividem em muitos produtos finalizados. A 'fábrica' apresenta 'muitas matérias-primas sendo montadas em poucos produtos acabados'. A planta T tem vários componentes que podem ser montados de várias maneiras. Sipper e Shapira (1989) classificam os sistemas de produção de acordo com a política de controle de estoque como: (i) sistema WIP puro; (ii) sistema WIP modificado (previsto para satisfazer parcialmente a escassez esperada); (iii) sistema JIT modificado (sem qualquer estoque intermediário e lotes maiores que um); e (iv) sistema JIT puro (lotes unitários). Para esclarecer o significado de manufatura repetitiva e intermitente, De Toni e Panizzolo (1992) estabelecem seis categorias de sistemas de manufatura: (i) individual [tipo de planta (TP): jardas]; (ii) único (TP: laboratórios); (iii) intermitente (TP: oficinas e células); (iv) descontínua (TP: plantas descontínuas); (v) repetitivo (TP: linhas discretas); e (vi) contínuo (TP: linhas de processo). As classes foram obtidas combinando a classificação dos sistemas de manufatura, volume de produção e como o produto é produzido. Wild (1995) em seu conhecido livro de texto ® classifica o sistema operacional por função (manufatura, transporte, suprimento e serviço) e, depois, por estrutura. A Wild classificação fabrica sistemas como: (i) fazer de estoque, para estoque, para cliente; (ii) fazer da fonte ao estoque, ao cliente; (iii) fazer de estoque, direto ao cliente; (iv) fazer da fonte, direto ao cliente.

Pyoun et al. (1995) apresentam uma classificação da facilidade de realização em sistemas de fabricação automatizados. Eles identificam: (i) produção em massa; (ii) variedade média e volume médio; e (iii) sistemas de produção multi-variedade e de pequeno volume. Jichao (1996) classifica sistemas de produção para fins de detecção de variabilidade, como: (i) sistema de produção simples (incluindo um processo único ou processos múltiplos independentes) e (ii) sistema de produção complexo (muitos processos com inter-relacionamentos próximos) ). Dulmet et al. (1997) propõem uma classificação de processos de acordo com a relação entre processo e produto. Em sua abordagem, o objeto grau zero é o produto, o objeto grau um tem influência direta sobre o produto (por exemplo, ferramentas e paletes) até o objeto grau n, que tem influência direta sobre o objeto grau n1. Eles afirmam que é suficiente definir cinco níveis para uma descrição de uma determinada loja.

2.1.3. Classes descritivas
Estas são classificações baseadas em uma descrição dos atributos de ® rms ou sistemas de produção em um número infinito de classes. Ingham (1971) definiu oito tipos de negócios de acordo com as relações entre marketing e produção. A partir de seu trabalho, é possível identificar a seguinte classificação: make to stock; personalizar a ordem, ou seja, o cliente pode especificar suas necessidades em termos de design de determinada classe de produtos; make to order, ou seja, os itens entre uma ampla gama de opções são fabricados após a confirmação dos pedidos dos clientes; fazer sob encomenda e improvisar, ou seja, fazer a partir de encomendas de uma ampla gama de produtos e fazer o estoque no caso de produtos padrão com demanda considerável e contínua; fazer com que os produtos sejam encomendados e os principais componentes sejam estocados (essa classe corresponde ao que agora é conhecido como montar para encomendar); totalmente customizado para o pedido, ou seja, `o ® rm não o? Uma gama de produtos, mas um serviço de produção dentro dos limites de seus equipamentos. Barber e Hollier (1986a, 1986b) desenvolveram uma classificação de empresas de fabricação de lotes de engenharia com base em evidências de questionários. Eles propõem seis grupos de acordo com o nível de complexidade do controle de produção. É claro que várias das medidas foram difundidas O culto para estimar ou interpretar para muitas rms e respostas era necessariamente subjetivo. McCarthy et al. (1997) consideram a evolução das mudanças de fabricação para mostrar como construir uma classificação baseada em cladística (Kitching et al. 1998) e dar um exemplo usando o setor automotivo. Eles enfatizam que, com cladística, é possível examinar a maneira pela qual os personagens mudam dentro dos grupos ao longo do tempo, a direção na qual os personagens mudam e a freqüência relativa com a qual eles mudam. Assim, os cladogramas organizacionais podem ser usados como uma ferramenta. para alcançar uma mudança organizacional bem-sucedida '. Infelizmente, outros setores não estão tão bem documentados na literatura quanto no setor automotivo.

2.2. Classificações de subsistemas de produção
Contribuições importantes foram feitas por Petrov (1966), Wild (1972) e Carrie (1975). Aneke e Carrie (1984) integraram as classificações existentes de linhas simples (produção em massa) e de tecnologia de grupo usando seis critérios. A classificação reduz para: (i) sistema de máquina única de produto único; ii) sistema multimaquina de um único produto; iii) sistemas de máquina única de produtos mistos; (iv) sistema multi-produto de máquina única; (v) linha sequencial de produtos misturados, onde todos os produtos têm a mesma seqüência de operações e não há necessidade de reinicialização da máquina; vi) Linha sequencial de produtos múltiplos, na qual os produtos têm a mesma sequência operacional, mas têm de ser produzidos separadamente em lotes; (vii) desvio de produtos mistos, onde alguns produtos não são processados em todas as máquinas e equipamentos não são necessários redefinir; (viii) derivação de produtos mistos da linha II, onde alguns produtos não são processados em todas as máquinas e equipamentos são necessários reajuste; (ix) linha de backtracking de vários produtos onde ocorre a reinicialização do equipamento, a produção é em lotes e a variação nas seqüências operacionais é devido a operações omitidas e / ou recuadas e o produto é bidirecional; e (x) sistema de backtracking multidirecional de múltiplos produtos onde os produtos são agrupados, as seqüências operacionais são tão variadas que o fluxo é multidirecional e, portanto, a produção de linha não é viável. Burbidge (1970) identificou quatro categorias de sistemas de tecnologia de grupo: (i) sistema de máquina única; (ii) sistema de layout de grupo; (iii) sistema de layout de grupo total (layout de grupo mais sistema de cátion e codificação classificação, análise de valor, redução de variedade, padronização); e (iv) sistema de linhas, com características entre classe (iii) e produção em massa. Muitos cati�s classificaveis de sistemas de fabrico flexïveis (FMS) foram apresentados, e. Groover (1980), Kusiak (1985) e Maimon e Nof (1986). Browne et al. (1984) classificaram os FMS como: - células de usinagem flexíveis, - sistemas de usinagem flexíveis, - linhas de transferência flexíveis e multi-linhas de transferência flexíveis. Stecke e Browne (1985) adicionaram o descritor `tipo de sistema de manuseio de material 'à classificação anterior, de modo que a classificação resultante é baseada no padrão de partes e mais especificamente na flexibilidade de roteamento. MacCarthy e Liu (1993) e Liu e MacCarthy (1996) apresentaram um esquema de classificação para FMSs baseado em um conjunto consistente de de nições. Eles distinguiram entre: (i) uma única máquina flexível (SFM); (ii) uma célula de fabricação flexivel (FMC); (iii) um sistema de fabricação flexível de múltiplas máquinas (MMFMS); e (iv) um sistema de manufatura flexível com várias células (MCFMS), e mostra a relação entre eles.

2.3. Comentários gerais sobre as classificações existentes
O único documento anterior significativo que descobrimos que revisou o sistema de produção classiic cationsisthat de McCarthy (1995) com 14 referências. Ele observou que os cátions classi® anteriores, com exceção de Barber e Hollier (1986a), eram subjetivos e que a cladística oferecia uma maneira de fazer uma classificação objetiva. Argumentaríamos, no entanto, que todas as classificações são necessariamente subjetivas e que a questão importante não é a subjetividade da classificação, mas sim sua utilidade. O cátion Classi® é subjetivo porque representa a perspectiva do autor sobre os sistemas de produção. Embora Barber e Hollier (1986a) usem uma abordagem quantitativa para chegar ao seu esquema de classificação, também é subjetivo porque o número de grupos, as características que o sistema pode possuir e os fatores utilizados para mensurar as características são todos escolhidos. Além disso, McCarthy et al. (1997) também apresentam uma classificação essencialmente subjectiva, p. Há muitas escolhas subjetivas no clado escolhido. Todas as tentativas de classificação são necessariamente aproximações e sempre podem ser criticadas nessa base. Qualquer classificação envolve a escolha entre o nível de detalhe e o nível de agregação. Entretanto, se a perspectiva e a justificativa são claras, então os benefícios de uma boa classificação são muitos. Algumas das classificações discutidas aqui são úteis para fornecer insight e compreensão dos sistemas de produção, e algumas demonstraram claramente sua utilidade em domínios específicos. Argumentamos, no entanto, que existe uma necessidade real de classificações com objetivos definidos e áreas de aplicação. Infelizmente, este não é o caso em muitas das classificações acima.

2.4. Desenvolvendo uma classificação para o projeto ou seleção de PPCS
A necessidade de melhores classificações para o estudo, análise, projeto e gerenciamento de sistemas de produção nas economias globais de hoje é clara. Por exemplo, Banerjee (1997) mostra evidências de que 'apesar de muitos milhões terem sido gastos em sistemas de planejamento e controle de manufatura ... não foi encontrada uma solução real para a necessidade de maior responsividade e flexibilidade.' No contexto das organizações manufatureiras contemporâneas e, em particular, de seus sistemas de controle, os seguintes são inconvenientes que podem ser aplicados em alguma medida às classificações discutidas acima.
. Muito geral ou muito superficial para ser útil em qualquer contexto. . Desprezo de conceitos importantes, por ex. Padrão. . Consideração das características do produto somente nas células de tecnologia de grupo. . Colocando o conceito de job-shop no contexto das linhas flow. . Não distinguir entre linhas de montagem e linhas de produção.
. Considere a montagem como um processo relacionado apenas a linhas de montagem, ignorando o fato de que outros tipos de instalações também podem realizar operações de montagem.
Muitas outras questões são cruciais nas organizações manufatureiras contemporâneas e precisam ser abordadas em e ?? cátions classi® eficazes. No passado, as mudanças nas necessidades de negócios ocorriam em baixa velocidade e as classificações simples de sistemas de produção eram apropriadas como base para projetar um sistema de produção. Nos ambientes atuais, para acomodar mudanças mais rápidas, os sistemas de manufatura tornaram-se cada vez mais híbridos. Há uma necessidade real de uma classificação que trate os sistemas híbridos de produção em profundidade. Uma outra questão é a da organização do trabalho. Classificações anteriores não consideram essa questão, mas são vitais nas organizações contemporâneas. Tempo de resposta e repetitividade também são variáveis críticas de um ponto de vista de controle e um e ?? A classificação seletiva deve abordá-los. Não é su ?? apenas para adicionar uma nova variável a uma classificação existente. O esquema geral deve ser coerente para ser aplicado e ?? ectivamente. A classificação que apresentamos no restante deste artigo aborda essas questões e a maioria dos pontos mencionados acima de maneira racional. Nosso principal objetivo é auxiliar o projeto e a seleção de sistemas de planejamento e controle de produção. As classificações anteriores que foram mais importantes para nós são: Wild (1971), Burbidge (1971), Ingham (1971), Johnson e Montgomery (1974), Constable e New (1976), Black (1983) e Aneke. e Carrie (1984).


3. Uma classificação multi-dimensional? Classificação para sistemas de produção
3.1. Estrutura geral
Um sistema de produção pode ser definido como um conjunto de elementos inter-relacionados que são projetados para funcionar de maneira a gerar produtos convencionais cujo valor comercial exceda os custos de sua geração. A partir da natureza desses elementos, dois tipos de subsistema podem ser identificados: sistemas físicos e sistemas gerenciais. No primeiro os elementos são entidades físicas (por exemplo, uma máquina) e no segundo os elementos são procedimentos que transformam dados em informações em um processo de decisão (por exemplo, um sistema MRP). Naturalmente, as pessoas projetam e operam os dois tipos de subsistema e podem, portanto, ser consideradas como elementos de ambos. Aqui nós propomos um cátion classificação multi-dimensional para sistemas de produção. Identificamos quatro grupos principais de características, compreendendo oito dimensões (A / B / C / D /E / F / G / H). Onde apropriado, variáveis importantes dentro de algumas das dimensões também foram identificadas. Os quatro grupos e suas dimensões associadas são os seguintes.

(1) Caracterização geral: abrange as seguintes dimensões: tamanho da empresa (A); tempo de resposta (B); repetitividade (C); e nível de automação (D). (2) Caracterização do produto: engloba a descrição do produto (E). (3) Caracterização de processamento: engloba a descrição de processamento (F). (4) Caracterização da montagem: engloba as dimensões: tipos de montagem (G) e tipos de organização do trabalho (H).
A escolha destes grupos, dimensões e variáveis foi determinada pelo nosso objetivo principal, ou seja, que a classificação seja uma ferramenta valiosa para projetar ou escolher um sistema PPC. Nossa seleção é influenciada por nossa experiência industrial e acadêmica no PPC. É nossa opinião que as dimensões, variáveis e níveis representam um su ?? Um conjunto significativo em termos de amplitude, profundidade e nível de detalhe para captar as características salientes da maioria dos sistemas de produção na perspectiva do planejamento e controle da produção. Em particular, abordamos as deficiências das classificações existentes em relação à realidade das organizações manufatureiras contemporâneas. A relevância do esquema para o planejamento de produção e sistemas de controle é discutida na seção 4, e exemplos de aplicações são apresentados na seção 4.2. Na seção seguinte, apresentamos uma descrição do esquema. Ampliamos a discussão em que achamos necessário justificar nossa seleção de dimensões e variáveis. Também enfatizamos algumas partes do classi® cation por causa de sua importância e novidade. Em particular, apresentamos novos insights em relação à literatura de classificação existente sobre o tempo de resposta, o nível de repetitividade, o fluxo de materiais e os tipos de organização do trabalho. Este último nós destacamos sob a montagem, mas em alguns
Em alguns casos, também pode ser necessário considerá-lo sob características de processamento. A Tabela 1 ilustra a estrutura do esquema de cátions classi®. Usamos o símbolo de barra ... = † para separar as dimensões e o símbolo de sublinhado ... ¡† para separar as variáveis. Letras e números são usados como notação abreviada para níveis ou categorias de cada dentro de cada dimensão.

3.2. Dimensões e variáveis ​​do sistema de classificação
3.2.1. Caracterização geral
3.2.1.1. Primeira dimensão (A): tamanho da empresa Diversos descritores podem determinar o tamanho de uma empresa: volume de negócios, número de funcionários, participação de mercado etc. Para fins de análise do PPCS, a receita ou receita não são bons descritores porque um ou ambos podem ser grande se, por exemplo as matérias primas são muito caras. O descritor mais relevante do tamanho da empresa é o número de funcionários. Pelo número de funcionários, um ® rm no Reino Unido é considerado grande se tiver mais de 250 funcionários (no Brasil, mais de 500) e é considerado médio se o número de funcionários estiver entre 50 e 250 (entre 100 e 500 em Brasil). 


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3.2.1.2. Segunda dimensão (B): tempo de resposta Simplesmente declarar que um sistema de produção é fabricado ou fabricado sob encomenda, etc., é de pouca utilidade do ponto de vista de projetar sistemas modernos de planejamento e controle de produção. Aqui nós identificamos a dimensão, tempo de resposta, que especifica como, estrategicamente, uma empresa deseja atender às necessidades de seus clientes. A Figura 1 ilustra três parâmetros importantes de um sistema de produção industrial: lead time do fornecedor (SL), lead time de produção (PL) e lead time de distribuição (DL). O primeiro nível refere-se ao primeiro fornecedor na cadeia de suprimentos. O tempo de resposta (RT) do sistema de produção é a soma de SL, PL e DL. E ?? A gestão eficaz do tempo de resposta é fundamental para a obtenção de vantagem competitiva. No caso extremo em que a empresa mantém estoques de todos os materiais comprados e todos os produtos originais, a RT é igual a DL. Essencialmente, o tempo de resposta é uma decisão política influenciada por restrições tecnológicas e operacionais, marketing e requisitos e estratégias dos clientes. Identificamos os seguintes valores para o parâmetro Bof da classificação:

. Bˆ SL ‡ PL ‡ DL se o sistema produzir por encomenda; . Bˆ DLa (P%) se o sistema produz para estoque e o nível de serviço é igual a P%; . Bˆ DLb (P%) se o sistema não produz (somente compra, estoque, venda e entrega) e o nível de serviço é igual a P%; . Bˆ PL ‡ DL, se o sistema produzir sob encomenda, mas manter estoques de matérias-primas; . Bˆ SL ‡ DL se o sistema não produzir, mas vender por encomenda.


3.2.1.3. Terceira dimensão (C): repetitividade No relatório da APICS (1982), o termo 'repetitividade' está associado ao volume de produção de itens discretos: quanto maior o volume, mais repetitivo é considerado o sistema de produção. Contudo, num ambiente em que o volume de produção é muito baixo devido a tempos de processamento muito grandes, e. um item por mês, e o sistema produz apenas este item, então, apesar do baixo volume de produção, o sistema deve ser considerado repetitivo. Repetitividade deve, portanto, ser considerada uma função de mais variáveis ​​do que apenas o volume de produção. A abordagem que adotamos é, em primeiro lugar, definir o que queremos dizer com um produto repetitivo e então definir o que entendemos por repetitividade de um sistema de produção. Defendemos que um produto seja repetitivo se consumir uma porcentagem significativa do tempo anual disponível da unidade de produção (especificamos pelo menos 5%). Nós definimos um sistema de produção para ser repetitivo se pelo menos 75% dos itens que produz forem repetitivos. Nós definimos um sistema de produção que não seja repetitivo se
pelo menos 75% dos itens são não repetitivos e semi-repetitivos se pelo menos 25% dos itens forem repetitivos e pelo menos 25% dos itens não forem repetitivos. Sem dúvida estes cut-o ?? os pontos são um pouco arbitrários, mas eles refletem nossa experiência de sistemas reais de produção. Usando estas definições, identificamos um intervalo desde a máxima repetitividade (o sistema contínuo puro) até ao mínimo de repetitividade (projetos de grande escala).

. C ˆPC: sistema contínuo puro, por ex. refino de petróleo. . C ˆSC: sistema semi-contínuo, por ex. cada unidade de processamento é um sistema contínuo puro e existem combinações de unidades de processamento de roteirização. No processo, essas empresas são às vezes conhecidas como sistemas de produção de processamento em lote. . C ˆMP: sistema de produção em massa. Quase todos os itens são repetitivos. . C ˆRP: sistema de produção repetitiva. Pelo menos 75% dos itens são repetitivos. No caso do setor de peças metálicas / mecânicas, um sistema típico de produção de RP é o sistema de fabricação celular com padrão de fábrica de vidro. . C ˆSR: sistema de produção semi-repetitivo. Há um número considerável de itens repetitivos e não repetitivos. No caso do setor de peças mecânicas, um sistema de produção típico de SR é o sistema de fabricação celular com padrão de job-shop de ¯ow. . C ˆNR: sistema de produção não repetitivo. A maioria (pelo menos 75%) dos itens não é repetitiva. . C ˆLP: grandes projetos.


3.2.1.4. Quarta dimensão (D): nível de automação A importância do nível de automação para o controle de sistemas de produção é reconhecida há muito tempo. Bright (1958) demonstrou que a natureza do controle tem uma relação próxima com os níveis de automação. Nós diferenciamos os seguintes estados.

. N. A automação normal compreende todos os tipos de mecanização em que o humano tem um alto grau de participação no nível operacional ou de execução. Aqui nós incluímos lojas clássicas e oficinas, sistemas de manufatura celular com características de oficina (CM1); sistemas de manufatura celular com características de job-shop (CM2). No CM1, o padrão de vazão é comum e, no CM2, o padrão de vazão é variável, permitindo que o stagestobe seja omitido e seja permitido contra-contrações (figura 2). . F. A automação flexível tem, no nível operacional ou de execução, o controle do computador levando os principais papel por meio de tecnologias, e. redes de área local e controle numérico de computador, e muitas vezes serão realizadas por alguma forma de tecnologia de FMS. Aqui nós distinguimos entre o sistema de fabricação aplicável (FMS1) e o sistema de fabricação exequível (FMS2). . R. A automação rígida é o tipo encontrado em linhas de transferência com equipamento automático altamente especializado e dedicado. . M. A automação mista ocorre quando o sistema de produção possui unidades de processamento com diferentes níveis de automação. Por exemplo, ele poderia ser composto de uma célula de fabricação com nível normal de automação e um FMS (automação flexível).


3.2.2. Caracterização do produto
3.2.2.1. Quarta dimensão (E): descrição do produto Identificamos três variáveis ​​sob a descrição do produto.

.Estrutura do produto: aqui nós simplesmente di ?? erentiate between: SL: denotando produtos de nível único que não requerem montagem; e ML: denotando produtos multi-nível que requerem montagem. . Nível de personalização: distinguimos entre os seguintes. (1) Produtos customizados onde os clientes definem todos os parâmetros do design do produto. (2) Produtos semi-personalizados, onde os clientes definem parte do design do produto. (3) personalização "Mushroom". Mather (1998) descreve esse conceito como retardando a diferenciação do produto o mais tarde possível no sistema de produção. Existem vários componentes ou módulos padrão que são combinados em um grande número de etapas nos estágios sistema de produção com apenas algumas operações adicionais. (4) Produtos padrão: os clientes não interferem no design do produto. . Número de produtos: distinguimos entre: S: para um único produto; e M: para vários produtos.
Assim, uma caracterização do produto de ML_2_M descreve um sistema de produção com múltiplos produtos com múltiplos níveis e pelo menos alguns parâmetros de projeto de produto definidos pelo cliente. A ideia de uma gama de produtos homogênea é importante quando chegamos à aplicação da classi® cátion. Com isto queremos dizer que todos os produtos se enquadram na mesma caracterização do produto. Temos sete conjuntos possíveis de produtos homogêneos (SL_1, SL_2, SL_4, ML_1, ML_2, ML_3, ML_4). O case SL_3 (personalização de nível único e cogumelo) não é possível.

3.2.3. Caracterização de Processamento
3.2.3.1. Quinta dimensão (F): descrição do processamento 
Este aspecto importante dos sistemas de produção é representado por três variáveis.

. Tipos de layout: para esta variável, identificamos os seguintes tipos de layout: P: layout do produto; F: layout funcional ou layout por processo; G: layout do grupo; Layout de posição FP: ® xed: os recursos (humanos, equipamentos) se movem e não o produto. . Tipos de buffer: para esta variável distinguimos entre os seguintes tipos de buffer: (1) buffer antes do primeiro estágio de produção; (2) buffer intermediário? entre os estágios de produção; (3) buffer após a última fase de produção. . Tipos de flow: a terceira variável define os seguintes tipos de ¯ow: F1: single-stage, por ex. um centro de usinagem; F2: estágio único com máquinas idênticas em paralelo; F3: estágio único com máquinas não idênticas em paralelo; F4: processamento multi-estágios unidirecional (por exemplo, um sistema ¯ow-shop clássico); F5: processamento multi-estágio unidirecional que permite que os estágios sejam pulados; F6: processamento multi-estágio unidirecional com máquinas iguais em paralelo; 
F7: processamento multi-estágio unidirecional com máquinas idênticas em paralelo, mas permitindo que os estágios sejam pulados; F8: processamento multi-estágio unidirecional com máquinas não-idênticas em paralelo; F9: processamento multi-estágio unidirecional com máquinas não-idênticas em paralelo, permitindo que os estágios sejam pulados; F10: processamento multidirecional de múltiplos estágios (por exemplo, um job shop clássico); F11: processamento multi-direcional de múltiplos estágios com máquinas idênticas em paralelo; F12: máquinas não-idênticas multi-direcional de processamento em paralelo em paralelo.


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Obviamente F12 é o tipo mais complexo de flow e todos os tipos anteriores são casos particulares deste. Uma descrição, por exemplo G_1-3_F5 é um recurso de processamento com layout de grupo e buffer antes do primeiro e após os últimos estágios de produção com o tipo de fluxo F5 (processamento unidirecional de múltiplos estágios que permite que os estágios sejam pulados).

3.2.4. Caracterização de montagem
3.2.4.1. Sétima Dimensão (H) Distinguimos entre nove tipos de montagem.

. A1: Mistura (por exemplo, ingredientes químicos). . A2: Montagem de um grande projeto de engenharia (por exemplo, uma ponte grande) tipicamente em um layout de posição x.. . A3: Montagem de produtos pesados ​​(por exemplo, uma grande máquina de ferramentas) em um layout de posição x.. . A4: Montagem de produtos leves (por exemplo, um equipamento médico) em uma estação de trabalho ou em um de um conjunto de estações de trabalho paralelas. . A5: Linha de montagem estimulada onde um transportador nunca para e os trabalhadores podem se mover para realizar suas tarefas. . A6: Linha de montagem marcada onde um transportador pára por um número de unidades de tempo (tempo de ciclo) e os trabalhadores permanecem xx em suas estações de trabalho individuais. . A7: Linha de montagem semi-passeada onde um transportador sempre se move e o trabalhador libera o produto somente quando ele realiza suas tarefas. . A8: Linha de montagem não espaçada onde um transportador sempre se move e o trabalhador simplesmente prende o produto ao transportador quando ele realiza suas tarefas. . A9: Linha de montagem não espaçada onde um transportador só se move quando o trabalhador é ativado após o término de suas tarefas (por exemplo, uma ponte rolante).

3.2.4.2. Oitava dimensão (J): tipo de organização do trabalho Para esta dimensão adotamos uma classificação da organização do trabalho baseada em Johnson (1991). Nossa classificação é a primeira a englobar este aspecto. A organização do trabalho também pode ser relevante para outros tipos de processos, mas, do ponto de vista do controle de produção, ela tem um impacto muito maior nas operações de montagem. Nós distinguimos os seguintes tipos de ve.
. (I) Trabalho individual: o número de trabalhadores ao número de estações de trabalho. No caso de linhas de montagem, o critério para alocar cada tarefa a uma estação de trabalho é o balanceamento da linha inteira. Duas categorias específicas podem ser identificadas. (Ia) sem rotação. Cada trabalhador é colocado em uma estação de trabalho. (Ib) Com rotação. Após cada tarefa ter sido alocada a uma estação de trabalho, o primeiro conjunto de trabalhadores do primeiro conjunto correspondente de estações de trabalho forma a primeira equipe e o segundo conjunto de trabalhadores da segunda equipe, etc. Os trabalhadores da mesma equipe podem rotacionar sua equipe. estações de trabalho. . (T) trabalho em equipe. As estações de trabalho (ou sub-linhas) são pré-definidas e cada uma é operada por uma única equipe com vários trabalhadores. As tarefas realizadas por cada trabalhador das equipes são decididas pelo balanceamento da sub-linha. Dois casos específicos podem ser identificados. (Ta) Toda tarefa é atribuída a uma estação de trabalho específica. (Tb) Apenas algumas tarefas são designadas para a estação de trabalho ceci®. . (G) Grupos de trabalho autogerenciados. Nos casos de trabalho da equipe, as estações de trabalho são primeiro definidas e, em seguida, as tarefas a serem executadas em cada estação de trabalho, mas o grupo de trabalhadores de cada estação de trabalho tem autonomia para organizar o trabalho dentro do grupo.

4. Avaliação e aplicação da classe multidimensional? sistema de cátions
4.1. Relações entre as dimensões no esquema de classificação

Certos grupos de características ocorrem com bastante frequência em sistemas de produção. Aqui ilustramos algumas relações típicas entre as dimensões gerais de caracterização que identificamos. Por exemplo, o número de funcionários, o nível de automação e o tamanho do sistema de produção tendem a ser correlacionados. O tamanho do sistema de produção está intimamente relacionado com características importantes do sistema de produção, e. a quantidade de capital que pode ser investido em um PPCS. Também em produção real Nos sistemas, existe uma correspondência entre o volume de produção por produto e a variedade de produtos, o tamanho do sistema de produção e o nível de repetitividade do sistema de produção. A relação entre volume de produção Q e variedade de produtos P é bem conhecida. Para Q alto e baixo P, um layout de produto é apropriado, para Q médio e médio P, um layout de grupo é apropriado, e para Q baixo e alto P, um layout funcional é apropriado. O nível de repetitividade combina essencialmente Pand Q em uma variável. Isso é ilustrado na figura 7, que relaciona o nível de repetitividade e o nível de automação. Aqui nós plotamos o nível típico de repetitividade em relação ao nível de automação para alguns sistemas de manufatura modernos importantes. O nível de repetitividade aumenta do job-shop para os sistemas CM2, CM1 e ¯ow-shop. Naturalmente, o FMS1 tem maior repetitividade do que o FMS2. As linhas de transferência têm o maior nível de repetitividade. O que é certo é a posição das linhas I e II; isso depende muito do sistema de tecnologia e controle empregado no FMS. O tempo de resposta, o nível de personalização e a forma como aplicamos a nossa classificação nos permite tratar a relação entre o sistema de produção e os clientes de uma forma mais profunda do que nos tradicionais classi® cations, por exemplo. Ingham (1971) e Wild (1995). O tempo de resposta e o nível de personalização descrevem a relação entre o sistema de produção e o mercado, e é importante, portanto, que a literatura relacionada aos sistemas de PCP especifique esse relacionamento.

4.2. Usando a classificação para escolher a estrutura geral de um PPCS
Todas as 12 variáveis ​​consideradas em nossa classificação multidimensional têm impacto direto na complexidade das atividades de planejamento e controle da produção (PPC). A Tabela 2 indica o impacto típico de cada variável na complexidade das atividades de CPP e a relação entre cada variável e o nível de repetitividade. A repetitividade é uma variável importante na nossa classificação e acreditamos que seja a variável chave para a escolha da estrutura geral do PPCS. A Tabela 2 também indica a relação entre as variáveis ​​e a escolha de um PPCS. A última linha da tabela 2 é justificada pelo seguinte raciocínio: para itens distintos, quanto mais repetitivo for o sistema de produção, maior a probabilidade de que o mais simples de todos os PPCSÐ o kanbanÐ possa ser escolhido; para situações intermediárias, o controle de lote de período (PBC; Burbidge 1996) é apropriado e, para situações não repetitivas, é provável que seja necessária uma abordagem baseada em MRP. Kanban e PBC devido à sua lógica e procedimentos
não funciona bem em situações não repetitivas. Para alguns casos, existe a possibilidade de escolher sistemas do tipo OPT. Para projetos grandes, o PERT / CPM pode ser a escolha mais adequada. Embora o nível de repetitividade tenha um forte impacto na escolha do PPCS básico, as outras variáveis ​​têm um impacto significativo na complexidade do sistema detalhado a ser definido. Por exemplo, o MRP pode ser escolhido como o sistema básico, mas a parametrização do sistema depende da complexidade das atividades do PC. Eles estão relacionados às variáveis ​​da tabela 2 e também às restrições que restringem o sistema de produção.

4.3. Aplicando o esquema

A Tabela 3 fornece uma visão completa dos atributos do esquema de cátion multi-dimensional classi®. Se o sistema de produção for composto por um conjunto de produtos homogêneos e uma unidade de processamento e / ou uma unidade de montagem, a aplicação da o cátion multidimensional classi® é direto. Caso contrário, devemos considerar a seguinte abordagem geral (g figura 8). Temos que tornar explícito o seguinte. (1) O número ni de produtos em cada caso i ... n1 Ë jSL_1j; ...; n7 Ë † jML_4j; onde o símbolo do módulo indica o número de elementos no conjunto).
(2) Se o nível de automação é misto (dimensão B M), então temos que especificar para cada unidade de processamento o nível de automação (ALi) e outros descritores (tipo de layout, tipo de buffer e tipo de  ow). (3) Uma caracterização de montagem (dimensões G e H) para cada unidade de montagem ... 1; ...; nâ €.

(4) Dependendo da complexidade do sistema de produção, podemos precisar mostrar a relação entre as unidades de processamento e os clientes. Um gráfico direcionado pode ser uma abordagem apropriada.

Aqui apresentamos um exemplo ilustrativo conciso e aplicamos a abordagem a quatro exemplos da literatura. Um sistema de produção fabrica máquinas utilizadas na construção de estradas. Existem 2000 funcionários. Existem unidades de processamento com níveis exatos de automação e outras com níveis normais de automação. O sistema produz sob encomenda, mas mantém estoques de matérias-primas. É um sistema de produção semi-repetitivo. Os produtos são complexos, padrão e multiníveis. Existem cinco unidades de processamento. O primeiro tem um layout funcional com os patamares entre os estágios intermediários, antes do primeiro e após o último estágio, um nível normal de automação e um padrão multi-direcional de múltiplos estágios com padrões não idênticos. máquinas em paralelo. A segunda e terceira unidades de processamento estão fabricando células com níveis normais de automação. O segundo tem um buffer antes do primeiro estágio e um padrão unidirecional com máquinas idênticas em paralelo. O terceiro tem um buffer após o último estágio e um unidirecional Padrão de ¯ow-shop ¯ow. A quarta e a quinta unidade de processamento são sistemas de fabricação flexíveis com padrões de tipo de oficina e buffer. depois do último estágio. Há uma unidade de montagem do tipo não-espaçada, onde o transportador sempre se move e o trabalhador só conecta o produto ao transportador quando ele realiza suas tarefas com o nível normal de automação operado por grupos de trabalho. A Figura 9 mostra a classificação para este sistema de produção e a figura 10 usa um gráfico direcionado para mostrar a relação entre as unidades e o buffer. ers. Também aplicamos a abordagem a quatro sistemas de produção descritos na literatura recente em planejamento e controle de produção. Obviamente, a quantidade de detalhes dada em cada fonte é limitada e variável, e os resultados são necessariamente incompletos, mas foi considerado um teste objetivo da aplicabilidade da abordagem. A Tabela 4 resume as principais características de cada um dos sistemas a partir das informações fornecidas na fonte. Artiba (1994) fornece mais detalhes para as características de processamento - um sistema de produção composto por seis unidades de processamento, todas com o padrão ¯ow (F4), e o transporte dos materiais entre as estações de trabalho adjacentes é feito através de tubos. As relações entre as seis unidades são mostradas na figura 11 [por ex. os produtos que passam pela unidade de processamento 1 (PU1) seguem até PU4 ou PU5].

5. Conclusões
Di ?? Novos cátions e taxonomias classi® são necessários para di? diferentes propósitos como di? As perspectivas mais importantes sobre os sistemas de fabricação são importantes aspectos de análise e design. No entanto, muitas classificações anteriores têm aplicação limitada: algumas não são explícitas sobre o propósito da classificação proposta e / ou
são muito superficiais enquanto outros desconsideram elementos importantes. A falta de classificações úteis é uma razão pela qual acreditamos que esteja subjacente à falta de progresso no gerenciamento de operações em geral e ao planejamento e controle da produção em particular. O esquema de classificação descrito aqui pode ser aplicado com sucesso a sistemas de produção reais porque pode tratar em profundidade os casos híbridos típicos que surgem na prática. Cada sistema de produção específico exige um sistema de controle de produção específico, se não exclusivo. Por exemplo, sob o título geral de linhas de montagem, existem, na realidade, vários di? tipos diferentes, cada um dos quais requer um di? sistema de controle de produção. Nossa classificação destaca as características essenciais que permitem uma melhor compreensão dos sistemas de produção e sua relação com a função de planejamento e controle da produção. Em pesquisas futuras, pretendemos demonstrar sua utilidade para auxiliar na seleção ou projeto de sistemas adequados de planejamento e controle de produção. Mais geralmente pode ser usado para pesquisa, particularmente no estudo da lacuna entre prática e teoria na área de planejamento e controle da produção. Também pode ser usado para ensino em gerenciamento de operações e engenharia industrial. Vemos isso sendo usado para ajudar os alunos a classificar os sistemas a partir de descrições detalhadas e na classificação de sistemas de produção estudados no campo.


Reconhecimento

Os autores gostariam de agradecer o apoio da FAPESP no financiamento deste trabalho.