De duas semanas a algumas horas: otimizando o planejamento da produção em escala industrial

O desafio: planejamento de produção fragmentado e datas de entrega pouco confiáveis

Um grande fabricante industrial opera em um ambiente de produção altamente complexo, com 14 unidades industriais distribuídas por três fábricas, aproximadamente 200 linhas de produção, mais de 1.000 clientes e mais de 5.000 produtos, produzidos principalmente sob uma estratégia make to order.

Com produtos circulando por várias unidades industriais, um planejamento de produção confiável exige a coordenação de capacidade, materiais, mão de obra, estoques e compromissos com clientes em operações interligadas.

O planejamento da produção era fragmentado entre seis planejadores responsáveis por diferentes unidades industriais, com forte dependência de análises manuais, aplicações legadas e conhecimento individual.

A coordenação de milhares de produtos e pedidos dificultava a avaliação sistemática das restrições de produção e o equilíbrio entre compromissos de entrega e custos operacionais. Como resultado, a confirmação de um pedido podia levar até duas semanas, com confiabilidade limitada nas datas de entrega resultantes.

A empresa precisava de uma forma escalável de avaliar simultaneamente todos os pedidos e restrições de produção, gerando planos viáveis e compromissos de entrega mais confiáveis.

A solução: otimização do planejamento da produção com Programação Linear Inteira Mista

A LTPlabs desenvolveu uma solução de otimização do planejamento da produção centrada em um modelo de Programação Linear Inteira Mista (MILP), concebido para gerar planos semanais de produção que minimizam atrasos nas entregas e custos operacionais, respeitando as restrições do ambiente industrial.

Cada ciclo de planejamento combina informações comerciais e operacionais, incluindo carteira de pedidos, previsões de vendas, estoques, custos de produção, rotas e listas de materiais, disponibilidade de centros de trabalho e mão de obra e estratégia de produção. O modelo determina as semanas de entrega e os planos de produção, ao mesmo tempo em que oferece visibilidade sobre necessidades de matérias-primas, utilização de recursos e alocação de estoques.

A otimização considera restrições importantes da produção, como fluxos de estoque, quantidades mínimas de produção, tamanhos de lote, setups, capacidade de fornos, manutenção de moldes e disponibilidade de recursos. Em escala completa, um horizonte de planejamento de 16 semanas abrange aproximadamente 3.000 produtos e 2.000 pedidos de venda, com mais de um milhão de variáveis de decisão e 500 mil restrições.

A otimização hierárquica equilibra desempenho de entrega e eficiência operacional, enquanto variáveis de folga preservam a viabilidade em situações excepcionais e sinalizam os casos que exigem análise dos planejadores.

Como o modelo de otimização representa as restrições da produção industrial

A solução de otimização do planejamento da produção foi integrada à infraestrutura tecnológica existente do fabricante, incluindo SAP e o solver de otimização Gurobi.

Pipelines automatizados de dados conectam as informações corporativas ao modelo de otimização e devolvem os resultados do planejamento ao ambiente operacional.

Uma interface dedicada permite à equipe de planejamento da produção:

• acessar recomendações de otimização;
• revisar os planos de produção e entrega propostos;
• analisar exceções;
• compreender necessidades de recursos e materiais;
• configurar parâmetros relevantes para cada ciclo de planejamento.

A solução transformou o planejamento da produção de um processo fragmentado em um sistema automatizado de apoio à decisão integrado às operações diárias.

Resultados: planejamento da produção reduzido de semanas para horas

A solução transformou o planejamento da produção de um processo fragmentado e intensivo em trabalho manual em um sistema automatizado de apoio à decisão integrado às operações diárias.

Os principais resultados incluem:

• De até duas semanas para horas: resultados de planejamento que anteriormente podiam levar até duas semanas agora podem ser obtidos em algumas horas.
• ~1 hora de tempo de otimização: uma execução completa do modelo leva aproximadamente uma hora.
• 95% dos pedidos de venda planejados pelo modelo: 95% dos pedidos de venda são atualmente planejados diretamente com base nas recomendações do modelo de otimização.
• Adoção operacional diária: a interface dos planejadores tornou-se uma ferramenta de uso cotidiano para a equipe de planejamento da produção.
• Maior foco nas exceções: os planejadores podem validar situações excepcionais em vez de construir manualmente planos completos de produção.
• Planejamento de entregas mais sistemático: as restrições de produção e os compromissos com os clientes são avaliados por meio de uma estrutura analítica comum.
• Compromissos de entrega mais rápidos e confiáveis para os clientes: ao gerar um plano de produção viável com muito mais rapidez, o fabricante pode fornecer uma data de entrega ao cliente mais cedo após a realização do pedido. Planos de produção mais confiáveis também reduzem a necessidade de revisar posteriormente as datas de entrega já comunicadas, proporcionando maior previsibilidade aos clientes.

Ao combinar otimização matemática em larga escala, restrições industriais, integração de dados corporativos e uma interface orientada aos planejadores, a empresa estabeleceu um processo de planejamento mais rápido e sistemático, reduzindo o risco de atrasos nas entregas e incorporando a otimização às principais decisões de planejamento da produção.

Mais importante ainda, a solução transfere o planejamento da produção de uma atividade amplamente manual e fragmentada para uma tomada de decisão orientada por otimização, ajudando o fabricante a estabelecer compromissos de entrega mais confiáveis, reduzir o risco de incumprimento das datas previstas e ampliar a capacidade de planejamento em uma rede industrial altamente complexa.