UM SISTEMA DE ADMINISTRAÇÃO DA PRODUÇÃO
COMBINADO: ORIENTADO À FABRICAÇÃO DE UM
PRODUTO MODULAR
Marcel Andreotti Musetti
Escola de Engenharia de São Carlos -EESC/USP, Área de Eng. de Produção, NUMA.
CP 359 - CEP 13560-970 - São Carlos - SP - E-mail: [email protected]
Mateus Monteiro Pinotti
Escola de Engenharia de São Carlos -EESC/USP, Área de Eng. de Produção, NUMA.
CP 359 - CEP 13560-970 - São Carlos - SP - E-mail: [email protected]
Rogério de Paula Lenza
Escola de Engenharia de São Carlos -EESC/USP, Área de Eng. de Produção, NUMA.
CP 359 - CEP 13560-970 - São Carlos - SP - E-mail: [email protected]
Abstract
This article presents the entire development which involved the formulation of a proposal
of an hybrid production management system (MRP, kanban and finite scheduling) for the
shop-floor of a modular product. The proposed system in applied within the laboratory
FIM – Model Integrated Factory, and is directly associated to the management of the
business process – to Produce. FIM possesses some manufacturing cells of the shop-floor
and the other cells are considered to be virtual (they are part of the model but they do not
exist physically). This Production Planning and Control scenario has generated several
benefits for the developments in teaching and researching.
Keywords: Hybrid System, Modular Product and Business Processes.
1) Introdução
Hoje, o acirramento da competição, que ganha amplitudes globais, impulsiona as
empresas a transformarem seus processos em busca de uma maior agilidade e
competitividade, atendendo às novas solicitações de seus mercados e às de mercados a
serem conquistados, preparando-se para aproveitar novas oportunidades, enfim, buscando
sobrevivência com solidez. Até os últimos anos da década passada, as empresas, ainda
presas a uma visão interna da administração da produção (considerando, no máximo, seus
fornecedores e clientes diretos), tinham duas grandes vertentes puras (filosofias) para
gerirem suas produções: o MRP e o JIT. Essas duas vertentes, que a princípio eram
paradoxais, desenvolveram-se através de um maior número de aplicações, de técnicas, de
recursos computacionais e, juntamente com o surgimento de novas visões gerenciais, como
a Logística Integrada, o Gerenciamento da Cadeia de Suprimentos, a ampliação do
relacionamento de Parcerias, as Empresas Virtuais, foram sendo aplicadas de forma
combinada, visando garantir maiores vantagens na administração da produção e em
conseqüência maior competitividade às empresas.
O universo teórico envolvendo os sistemas de administração da produção cresceu
muito e apresenta atualmente uma visão mais integrada, mais sistêmica do ambiente
produtivo, onde a formação do profissional que irá atuar no mercado deve ser mais
abrangente; deve buscar a criatividade na proposição e aplicação de soluções; deve
despertar a iniciativa e a continuidade da aprendizagem.
O sistema híbrido de administração da produção, desenvolvido num ambiente
integrado e concebido dentro da visão de processos (Business Processes), ora relatado, visa
dar sua contribuição para a superação dos dois desafios citados. Posto que, tal sistema
constitui-se numa solução alternativa para empresas que fabricam produtos modulares e
por ser adaptado à uma aplicação acadêmica, contribuí, de forma marcante, para o
enriquecimento da pesquisa e do ensino.
2) O ambiente
O presente trabalho está sendo desenvolvido pelo grupo de PCP (Planejamento e
Controle da Produção) vinculado ao NUMA - Núcleo de Manufatura Avançado (Projeto
PRONEX/MCT), que conta com a parceria de cinco instituições ligadas ao ensino de
Engenharia (EESC-USP, UFSCAR, UNICAMP, UNIMEP e do WZL-Aachen/Alemanha).
O grupo de PCP conta especificamente com professores da EESC/USP e da UNIMEP, e
aproveita as instalações da FIM - Fábrica Integrada Modelo para seus desenvolvimentos e
aplicações. A FIM possui uma infra-estrutura básica composta por softwares, hardwares,
um chão de fábrica, produtos metal-mecânicos e recursos humanos (alunos de graduação,
pós-graduação, professores e técnicos). Com essa infra-estrutura, a FIM tenta aproximarse ao máximo da situação real de uma empresa de manufatura, dando um tratamento
virtual aos demais recursos complementares que não estão disponíveis fisicamente.
O grupo de PCP criou o sistema de administração da produção, ora discutido,
combinando três técnicas: sistema MRP (e demais extensões), kanban e programação com
capacidade finita, aplicado à fabricação de um produto modular e, secundariamente, a um
produto “configurável”. Esse sistema foi concebido, desenvolvido e implantado sob a
realidade de um cenário de manufatura, que utiliza todos os recursos da FIM além de
definir as condições de contorno para o estabelecimento dos processos- Business
Processes, considerados (dados de mercado, histórico de demanda, fornecedores, dados
sobre o chão de fábrica, pedidos de clientes e outros).
3) A Visão de Integração e de Processos - Business Process
Todos os desenvolvimentos do grupo de PCP estão alicerçados teoricamente numa
visão de integração da empresa, representada através de seus processos. É fundamental a
apresentação do enfoque dado a esses conceitos, pois existem inúmeras abordagens na
literatura especializada, e cada qual com sua particularidade.
Ambos conceitos têm um forte relacionamento, pois a integração leva à
identificação dos processos e à definição de seus relacionamentos, e, em contra partida, a
visão da empresa pelos processos contribuem para um entendimento mais integral da
realidade da empresa.
Os conceitos de integração assumidos pelo grupo estão de acordo com os
expressados por ROZENFELD (1996), que privilegia a visão holística da empresa, cujo
objetivo é a construção de uma única imagem, capaz de sintetizar todos as visões parciais
da empresa, dirigida pelas metas estratégicas do negócio.
Considera-se que a integração contempla as dimensões da interação e da
colaboração interfuncional guiando a empresa dentro de uma coesão organizacional.
Segundo KAHN & MENTZER (1996), a interação interfuncional representa
aspectos de comunicação associados com atividades interfuncionais, como por exemplo:
atividades de comunicação verbal, reuniões, facs, teleconferências, memorandos,
telefonemas, e documentos padronizados. Interação é tangível e pode ser facilmente
monitorada.
Ainda conforme os mesmos autores, a colaboração interfuncional é definida como a
disposição dos departamentos trabalharem juntos, com ênfase no trabalho conjunto, tendo
um entendimento mútuo, tendo uma visão comum, dividindo recursos, e desenvolvendo
metas coletivas.
Colaboração é definida como uma atitude de relacionamento
interfuncional, representando uma afetividade, voluntariedade mútua e compartilhamento
de processos. As atividades de colaboração são tipicamente intangíveis, menos fáceis de
regular, difíceis de sustentar sem esforços conjuntos, e representam um altíssimo nível de
inter-relacionamento.
Frente a essa definição de integração, soma-se a contribuição da visão com o foco
nos processos, os quais vêm quebrar a tradicional visão funcional da empresa, na qual é
comum encontrarem-se diversas mini empresas (departamentos), dirigindo seus esforços a
objetivos locais e avaliadas pelo alcance de metas particulares (internas/setoriais), que não
se harmonizam com as necessidades do negócio como um todo. Nesses ambientes, os
processos têm muitos “donos”, mas todos em seus setores, realizando muito bem suas
tarefas funcionais, mas, na verdade, eles não tem “dono” algum.
A necessidade da existência de um “dono”, de alguém que se responsabilize pelo
desempenho do processo é apenas uma das características identificadas junto a processos
bem definidos e geridos, por HARRINGTON (1991), que destaca ainda: o estabelecimento
de limites e relacionamentos bem definidos; a documentação dos procedimentos, do
trabalho e de treinamentos (habilidades); a medição e a realimentação dos controles; os
parâmetros (medidas) e os objetivos dos clientes, o conhecimento dos tempos de ciclos; o
bom conhecimento das próprias capacidades; a formalização de alterações nos
procedimentos.
Adotando-se o conceito de processo como uma combinação das visões de Business
Processes apresentadas em HARRINGTON (1991) e GARVIN (1995), pode-se definir que
um processo é um conjunto de atividades logicamente relacionadas, que dão suporte às
tarefas operacionais, utilizam recursos e a organização da empresa, visando a geração de
resultados definidos dentro dos objetivos da organização como um todo. Para tanto, o
processo deve focalizar o cliente associado a um determinado negócio da empresa. Como
exemplo de processos podem-se citar: desenvolvimento de produtos, produção de
produtos, venda de produtos, compra de produtos e outros.
Para a apresentação do sistema de administração da produção proposto nesse
trabalho, será ilustrada mais adiante, a definição do processo Produzir para o cenário
produtivo em tela.
4) Os produtos e o Chão de Fábrica
O cenário produtivo concebido para a aplicação dos desenvolvimentos do grupo de
PCP possui 2 produtos finais com características bem distintas:
• Porta Treco - Foi o primeiro produto da FIM. A motivação para a sua concepção foi a
de um produto demonstração. A partir de um blank padrão, o cliente (visitante da FIM)
escolhe o número de elementos parametrizados (rasgos e furos) que irão compor o seu
produto final, definindo também o posicionamentos desses elementos na face superior do
produto (figura 1), possibilitando, assim, a criação de uma infinidade de modelos. Essa
especificidade caracteriza o produto como “configurável”, onde todo o desenvolvimento de
engenharia já foi previamente realizado.
• O redutor - É caracterizado como um produto modular, pois através da combinação de
suas peças básicas (eixos e engrenagens) ou de subconjuntos (entrada, saída e transmissão)
pode-se formar uma ampla gama de produtos finais (figura 1).
O atual cenário produtivo tem três modelos de redutores definidos e cadastrados
como produtos finais: H107, H110 e H210. Como ilustração uma árvores de produto
(H210) está indicada na figura 1, destacando os itens comuns.
Redutor
Porta Treco
Chaveta
Rolamento
Barra Laminada
Eixo
Forjado
Engrenagem
S. Saída
Bucha
Chaveta
Rolamento
Barra Laminada
Fundido
S. Motor
Tampa
Legenda
Tampas laterais
Fundido
Redutor 210
Eixo c/ Pinhão
Base
Anel Espaçador
Pino Guia
Retentor
S. Carcaça
Fantasma
Produzido/MRP
Comprado/Pt. Reposição
Produzido/kanban
Comprado/MRP
Visor de óleo
Parafusos
Bujão de óleo
Figura 1 - Produtos da FIM e Estrutura Modular do Redutor
O lay-out do chão de fábrica foi definido em função da similaridade de processo de
fabricação entre as principais famílias de peças (eixo, engrenagem e carcaça), onde as
células de usinagem de eixo verde, usinagem de eixo duro, usinagem de carcaças e uma
bancada de montagem, existem fisicamente na FIM e as restantes são virtuais.
5) Os Sistemas de Administração da Produção - SAP
A abordagem, aqui desenvolvida, considerou como escopo de interesse os conceitos
de base dos sistemas MRP (MRP - Material Requirement Planning- Planejamento das
Necessidades de Materiais, do MRP II - Manufacturing Resource Planning- Planejamento
de Recursos de Manufatura e do ERP - Enterprise Resources Planning- Planejamento de
Recursos da Corporação), e do JIT (Just in Time).
Pela característica modular do principal produto da FIM e pelas tentativas iniciais
de modelagem do processo Produzir, as atenções do grupo de PCP voltaram-se para os
desenvolvimentos e para as aplicações combinadas de sistemas MRP e JIT, realizadas por
muitas empresas. Nos últimos dez anos, apareceram interessantes propostas que suportam
ambas filosofias num mesmo sistema de administração da produção, buscando unir as
vantagens geradas individualmente pelas aplicações puras do MRP e do JIT.
Entre as inúmeras propostas de sistemas híbridos ou combinados consultadas,
podem-se destacar alguns exemplo teóricos e práticos:
• Sistemas diferentes para produtos diferentes (SLACK et al., 1997):
∗ Conforme PIRES & PARRA (1995), o MRP é utilizado para planejar e controlar a
produção dos produtos de maior variabilidade (produto e materiais) e o JIT para os
produtos de fluxo mais contínuos ( e pouca variação no mix). Ocorre, assim, uma
divisão por adequação, ou seja, cada sistema é responsável por administrar os produtos
mais adequados ao seu suporte.
∗ Segundo BERRY apud SLACK (1997), o MRP é utilizado para todos os itens de
produção, exceto para alguns classificados como comuns (fazem parte de todos os
modelos de uma família de produtos finais), que têm a produção puxada por kanbans,
pois apresentam alto fluxo e são repetitivos. Nesse caso, não existem produtos
diferentes, mas itens dentro da estrutura do produto tratados de forma diferenciada.
• MRP para controle global e JIT para controle interno (SLACK et. al., 1997):
∗ Segundo PARNABY. apud SLACK (1997), a produção é puxada por kanbans
internamente à fábrica e o ritmo é ditado pela montagem final. O MRP é utilizado para
fazer a programação de fornecedores e compra de materiais.
Essas tendências na utilização de SAPs combinados (MRP e JIT) podem ser verificadas
através de trabalhos como o de SPENCER (1993), que realizou uma interessante
pesquisa, levantando a evolução e a aplicação desses sistemas em seis empresas
americanas de destaque, entre as quais, Motorola (Huntsville-Alabama), Carrier
(Athens-Georgia), Verbatim (Charlotte-N.C.). Ele concluí que, para a amostra
pesquisada, as aplicações do MRP e JIT podem ser complementares na busca de
soluções, mas uma proposta não substitui outra e necessitam de técnicas gerenciais
adicionais para funcionarem juntas.
• MRP e Sistemas de Programação com Capacidade Finita (CORRÊA et al.,1997):
∗ Os sistemas de programação com capacidade finita complementam os sistemas MRP,
refinando e melhorando a capacidade de programação de ordens num menor horizonte
de tempo, em ambientes onde a complexidade de alocação de ordens é muito alta,
devido a fatores como: limitações de capacidade, alternativas de roteiros e precisão de
tempo nas programações. É necessária que haja uma integração completa entre os dois
sistemas, na qual, o sistema de programação com capacidade finita deve realimentar o
MRP, para que as vantagens da união sejam alcançadas com integridade (CORRÊA et
al., 1997).
Em LANKFORD (1993) é destacada outra vantagem da combinação citada, pois os
sistemas de capacidade finita trabalham com tempos de processo mais precisos,
enquanto os MRPs trabalham com lead times fixos, que acabam gerando imprecisões
devido a formação de filas, tamanho de lotes e outros motivos.
• Existem ainda muitas outras combinações que envolvem mais de duas técnicas ou
filosofias de administração da produção, como se pode constatar em:
∗ Em MIRSKY (1993), aplica-se a programação finita juntamente com MRP e kanban;
∗ Em NUNES (1997), utiliza-se a forma integrada JIT, MRP II e simulação, num
ambiente produtivo que oferta produtos distintos (itens repetitivos e itens sob
encomenda) a diferentes segmentos de mercados.
Dentro desse ambiente repleto de soluções criativas e adaptáveis às diferentes
realidades (abordagem das contingências), cada qual buscando atender às suas
especificidades produtivas é que se apresenta, a seguir, a proposta de um SAP direcionado
à fabricação de um produto modular.
6) A proposta de um sistema de administração da produção (SAP) utilizando técnicas
de programação com capacidade finita, kanban e MRP.
Conceber um sistema de administração da produção é uma árdua tarefa e pressupõe
a definição clara de alguns objetivos estratégicos da empresa, já que o principal intuito dos
SAPs é auxiliar no processo de tomada de decisões, levando a empresa a aumentar seu
desempenho competitivo, que, por sua vez, pode ser medido através de alguns parâmetros,
segundo CORRÊA et al. (1997), como: custo percebido pelo cliente, velocidade de
entrega, confiabilidade de entrega, flexibilidade das saídas, qualidade dos produtos e
serviços prestados ao cliente. Mas, muito embora o SAP definido para o cenário produtivo
da FIM não despreze essas relevantes considerações para uma empresa atuante no
mercado, o principal fator responsável pela definição descrita adiante foi a riqueza
conceitual. O objetivo é propiciar uma maior aplicação de conceitos relacionados ao
planejamento e controle da produção, possíveis de serem trabalhados num cenário
produtivo. Essa definição focalizou as principais necessidades de seus clientes prioritários,
que são compostos pelos alunos de graduação, de pós-graduação, professores e por
profissionais da área atuantes no mercado.
Os critérios e os clientes considerados para a definição do SAP não invalidam o
esforço de aproximação entre o modelo acadêmico e a realidade de mercado, fazendo com
que a proposta seja passível de uma aplicação prática para um ambiente produtivo que se
assemelhe ao adiante descrito.
A Tabela 1 ilustra de maneira sintética o SAP proposto, identificando a apropriação
das técnicas aos produtos, através das diferentes políticas de relacionamento com o
mercado, que, por sua vez, definem as estratégias de produção.
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Tabela 1 - Matriz SAP
A modularidade do produto redutor, juntamente com o histórico de demandas para
os produtos finais, forneceram subsídios para a identificação de elementos e/ou
subconjuntos dentro da gama de redutores, que possuíam uma característica particular.
Esses elementos apresentavam uma demanda com baixa variação e fluxo considerável. No
presente exemplo, peças individuais como engrenagens e eixos, ou combinadas em
subconjuntos (entrada, saída e transmissão) são comuns a mais de um modelo de redutor e
mesmo que a solicitação por determinados modelos não se mantenha, considerando o
conjunto de solicitações de todos os modelos compostos por esses subconjuntos a demanda
se mantém. Essa característica adapta-se à proposta de uma produção MTS (Make to Stock
- Produzir para estoque), através de um sistema de informações via kanban. A produção
desses itens são puxadas de acordo seus consumos, havendo a necessidade de um
supermercado de peças no final do processo (estoque). O kanban é interno e as requisições
de materiais são geradas pelo MRP.
Oposta à situação citadas, estão as peças que são dedicadas a um único modelo de
redutor, como é o caso das carcaças, que devido aos diferentes tamanhos e tipos de
redutores, não servem a mais de um modelo. Esses tipos de peças estão sujeitos às
variações puras de demanda, associadas aos produtos finais dos quais fazem parte,
possuindo, assim, um nível maior de variação nas quantidades demandadas, período a
período. Cabe destacar também que as carcaças são produzidas a partir de fundidos, que
frente às demais matérias primas, têm um custo representativo (item tipo A - curva ABC),
não sendo vantajoso manter estoque desse item. Para esses itens, adotou-se a produção
MTO (Make to Order - Produzir contra Pedido), utilizando-se um sistema MRP para
planejar a produção.
No estabelecimento de uma estratégia de compras, os materiais foram divididos em
dois grupos. Os itens com alto valor agregado (itens A) são comprados segundo as
requisições do MRP, enquanto os itens restante são adquiridos por ponto de reposição.
No SAP proposto, existe ainda a utilização de um sistema de programação com
capacidade finita, cuja principal contribuição é aumentar a flexibilidade de programação
em um curto horizonte de tempo. O sistema de capacidade finita respeita a hierarquia de
planejamento e programação vindas do sistema MRP (programação mensal, com valores
agregados por semanas). Essa programação é quebrada e trabalhada dentro de um
horizonte semanal, utilizando as facilidades oferecidas pelas ferramentas de
seqüenciamento, próprias a esse tipo de sistema. O sistema de programação com
capacidade finita é aplicado para a programação dos produtos finais (montagem), que por
sua vez, acaba amarrando a liberação das ordens de usinagem de carcaças, que são
seqüenciada pela mesma ferramenta. A modularidade dos produtos finais caracteriza uma
produção ATO (Assemble to Order- Montagem contra pedido). No modelo ATO, a
disponibilidade imediata de subconjuntos (estoque) agiliza a montagem do produto final,
com um ganho em tempo de atendimento aos pedidos. Essa característica é verificada, no
sistema proposto, pela presença de estoques dos elementos ou subconjuntos comuns (itens
MTS), que apresentam os maiores lead times e, portanto, o oferecimento imediato desses
itens reduzem o lead time total do produto, agilizando o atendimento dos pedidos.
O produto porta treco, que é um produto demonstrativo (só produzido quando há
visitas a FIM/NUMA) permite programar a compra de seus materiais pelo MRP, apesar da
simplicidade de sua estrutura de produto. Sua programação é realizada pelo uso do sistema
de programação com capacidade finita, onde é verificada a disponibilidade de recursos e
pode ser realizada uma reprogramação quando necessário. A característica do porta treco
permite definir sua produção como CTO (Configure to Order- Configurar contra pedido).
No presente exemplo, o cliente especifica seu produto a partir de um blank padrão e de
elementos (furos e rasgos) parametrizados, o que, dentro do cenário da FIM, imprime
grande agilidade por todo o processo de Vender. Isto requer do processo Produzir grande
flexibilidade e rapidez na programação de pedidos, que é possibilitada pela utilização do
sistema de programação com capacidade finita.
Fabricar Produto Modular
Prever
demanda
DCP
INFEST
Comprar
materiais
NECCOMP
PROGVEN
DISPMAT
Fazer Plano Mestre
de Produção
Programar/
verificar
capacidade
NECPI
STPROD
Detelhar
programa
NECMAT
Planejar
materiais
PROGPROD
PROGPROD/PLDET
Fabricar item
MTO
RELPROD
PMDET
DPC
INCCAP
RELPM
Legenda:
DCP - Demanda a curto prazo
PROGVEN - Programa de vendas
NECPI - Necessidade de produtos individuais
NECCOMP - Necessidades de compra
NECMAT - Necessidades dematerial
RELPRO - Relatório de produção
INCCAP - Incompatibilidade de capacidade
STPROD - Status da produção
INFEST - Informações sobre os estoques
DISPMAT - Disponibilidade de materiais
PLDET - Plano detalhado de produção
PMDET - Plano de montagem detalhado
RELPM - Relatório de produção e montagem
PCMOD - Peças e conjuntos modulares
KANBAN - Cartões de kanban
DPC - Disponibilidade de peças fabricadas
Fabricar item
MTS
Montar
produto final
(ATO)
PCMOD
KANBAN
Figura 2 - Processo (Business Process)- Produzir
Todo esse processo de proposições foi desenvolvido paralelamente à definição e à
modelagem do processo Produzir, para o qual utilizou-se uma adaptação da técnica SADT
-Strutured Analysis Design Technique- análise estruturada e técnica de projeto (figura 2).
Os sistemas, utilizados como ferramenta computacional no SAP desenvolvido, são
o software SIGA ADVANCED - Microsiga (MRPII) , PREACTOR 300 - CIMulation (
programação com capacidade finita) e uma interface com o CAPPE - KSR (CAPP).
7) Considerações Finais
O sistema de administração da produção proposto e o cenário produtivo estão
implantados na FIM e foram introduzidos no escopo de algumas disciplinas de graduação,
como por exemplo: Programação e Controle de Sistemas Integrados de Produção, PCP II e
Projeto da Fábrica. Segundo Eles têm promovido uma grande integração na seqüência de
apresentação entre as ementas dessas disciplinas, além do oferecimento de um objeto
concreto, onde os conceitos trabalhados dentro das salas de aula possam ser aplicados e
testados. Fato este que se constitui numa das principais carências dos clientes preferenciais
do SAP proposto (alunos, pesquisadores e docentes) (MUSETTI,1997).
O trabalho aqui apresentado, motivou outros desenvolvimentos como a
implementação do SAP desenvolvido em um software de simulação, descrito em SANO et
al. (1996) , além de possibilitar cursos à comunidade (processo de educação continuada).
O cenário atual de PCP será expandido com a introdução de conceitos de logística
integrada dentro de uma visão de cadeia de suprimentos, onde será utilizado o software de
gestão integrada - SAP R/3, que suporta os mais modernos conceitos gerenciais da área.
8) Bibliografia
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Controle da Produção. São Paulo, Atlas.
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MIRSKY, M. (1993) How kanban, MRP, and Finite Scheduling Work Together in the
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1993. Anais. Falls Church, APICS. p.549-522.
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produção através de um cenário virtual de manufatura
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Salvador -BA, Anais. Salvador, vol.1, p.515-526.
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PIRES, S. R. I.; PARRA, P.H. (1995). Proposta de um sistema híbrido (MRPII/JIT) para
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Engenharia de Produção In: XV CICTE. São Carlos, 1996. Anais. USP. p.397.
SLACK N. et al. (1997) Administração da Produção. São Paulo, Atlas.
SPENCER, M. S. (1993) How “The Best” Companies use MRP and JIT for Sucessful
Manufacturing. In: 36th International Conference Proceedings, San Antonio, Texas,
1993. Anais. Falls Church, APICS. p.29-32.