De duas semanas a horas: otimização do planeamento da produção à escala industrial

O desafio: planeamento da produção fragmentado e datas de entrega pouco fiáveis

Um grande fabricante industrial opera num ambiente produtivo 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 maioritariamente segundo uma estratégia make-to-order.

Com os produtos a percorrerem várias unidades industriais, um planeamento da produção fiável exige a coordenação da capacidade, dos materiais, da mão de obra, dos stocks e dos compromissos assumidos com os clientes ao longo de operações interligadas.

O planeamento da produção encontrava-se fragmentado entre seis planeadores responsáveis por diferentes unidades industriais, com uma dependência significativa de análises manuais, aplicações legadas e conhecimento individual.

A coordenação de milhares de produtos e encomendas dificultava a avaliação sistemática das restrições de produção e o equilíbrio entre os compromissos de entrega e os custos operacionais. Consequentemente, a confirmação de uma encomenda podia demorar até duas semanas, sendo limitada a fiabilidade das datas de entrega resultantes.

A empresa necessitava de uma abordagem escalável que permitisse avaliar simultaneamente todas as encomendas e restrições de produção, gerando planos exequíveis e compromissos de entrega mais fiáveis.

A solução: otimização do planeamento da produção através de Programação Linear Inteira Mista

A LTPlabs desenvolveu uma solução de otimização do planeamento da produção assente num modelo de Programação Linear Inteira Mista, concebido para gerar planos semanais de produção que minimizam os atrasos nas entregas e os custos operacionais, respeitando simultaneamente as restrições do ambiente industrial.

Cada ciclo de planeamento combina informação comercial e operacional, incluindo a carteira de encomendas, previsões de vendas, stocks, custos de produção, rotas e listas de materiais, disponibilidade dos centros de trabalho e da mão de obra e estratégia de produção. O modelo determina as semanas de entrega e os planos de produção, proporcionando simultaneamente visibilidade sobre as necessidades de matérias-primas, a utilização de recursos e a alocação de stocks.

A otimização considera as principais restrições de produção, como fluxos de stocks, quantidades mínimas de produção, dimensões de lotes, setups, capacidade dos fornos, manutenção de moldes e disponibilidade de recursos. À escala total, um horizonte de planeamento de 16 semanas abrange aproximadamente 3.000 produtos e 2.000 encomendas de clientes, com mais de um milhão de variáveis de decisão e 500.000 restrições.

A otimização hierárquica equilibra o desempenho das entregas e a eficiência operacional, enquanto as variáveis de folga preservam a exequibilidade em situações excecionais e sinalizam os casos que requerem análise por parte dos planeadores.

Como o modelo de otimização representa as restrições da produção industrial

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

Pipelines de dados automatizados ligam os dados empresariais ao modelo de otimização e devolvem os resultados do planeamento ao ambiente operacional. Uma interface dedicada permite à equipa de planeamento da produção:

• aceder às recomendações de otimização;
• rever os planos de produção e de entrega propostos;
• analisar exceções;
• compreender as necessidades de recursos e materiais;
• configurar os parâmetros relevantes para cada ciclo de planeamento.

A solução transformou o planeamento da produção, passando de um processo fragmentado para um sistema automatizado de apoio à decisão, integrado nas operações quotidianas.

Resultados: planeamento da produção reduzido de semanas para horas

A solução transformou o planeamento da produção, passando de um processo fragmentado e intensivo em trabalho manual para um sistema automatizado de apoio à decisão, integrado nas operações quotidianas.

Os principais resultados incluem:

• Até duas semanas → horas: resultados de planeamento que anteriormente podiam demorar até duas semanas podem agora ser obtidos em poucas horas.
• ~1 hora por execução da otimização: uma execução completa do modelo demora aproximadamente uma hora.
• 95% das encomendas planeadas pelo modelo: 95% das encomendas de clientes são atualmente planeadas diretamente com base nas recomendações do modelo de otimização.
• Adoção operacional diária: a interface dos planeadores tornou-se uma ferramenta de utilização quotidiana pela equipa de planeamento da produção.
• Maior foco nas exceções: os planeadores podem validar situações excecionais, em vez de construírem manualmente planos de produção completos.
• Planeamento das entregas mais sistemático: as restrições de produção e os compromissos assumidos com os clientes são avaliados através de um quadro analítico comum.
• Compromissos de entrega mais rápidos e fiáveis para os clientes: ao gerar um plano de produção exequível muito mais rapidamente, o fabricante consegue fornecer aos clientes uma data de entrega mais cedo após a colocação da encomenda. Planos de produção mais fiáveis reduzem também a necessidade de rever posteriormente as datas de entrega comunicadas, proporcionando maior previsibilidade aos clientes.

Ao combinar otimização matemática em larga escala, restrições industriais, integração de dados empresariais e uma interface orientada para os planeadores, a empresa estabeleceu um processo de planeamento mais rápido e sistemático, reduzindo o risco de incumprimento das datas de entrega e incorporando a otimização nas principais decisões de planeamento da produção.

Mais importante ainda, a solução permite evoluir de um planeamento da produção predominantemente manual e fragmentado para uma tomada de decisão orientada pela otimização, ajudando o fabricante a estabelecer compromissos de entrega mais fiáveis, reduzir o risco de incumprimento das datas de entrega e escalar as decisões de planeamento numa rede industrial altamente complexa.