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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO E SISTEMAS STEFANO ANTONIOLLI PROPOSTA DE OTIMIZAÇÃO DE FLUXO EM UM SETOR DE PRODUÇÃO COM ARRANJO FUNCIONAL JOINVILLE – SC 2009 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO E SISTEMAS STEFANO ANTONIOLLI PROPOSTA DE OTIMIZAÇÃO DE FLUXO EM UM SETOR DE PRODUÇÃO COM ARRANJO FUNCIONAL Trabalho apresentado à Universidade do Estado de Santa Catarina como requisito parcial para a obtenção do grau de engenheiro do curso de graduação em Engenharia de Produção e Sistemas. Orientador: Prof. Adalberto José Tavares Vieira, Dr. JOINVILLE – SC 2009 3 STEFANO ANTONIOLLI PROPOSTA DE OTIMIZAÇÃO DE FLUXO EM UM SETOR DE PRODUÇÃO COM ARRANJO FUNCIONAL Trabalho apresentado à Universidade do Estado de Santa Catarina como requisito parcial para a obtenção do grau de engenheiro do curso de graduação em Engenharia de Produção e Sistemas. Banca Examinadora: Orientador: _______________________________________________ Professor Adalberto José Tavares Vieira, Dr. Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: _________________________________________________ Professor Fernando Natal de Pretto, Dr. Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: _________________________________________________ Professora Silene Seibel, Dra. Universidade do Estado de Santa Catarina Joinvile, outubro de 2009 4 A pessoa que sempre me acompanha, nos momentos de dificuldades e fraquezas, com sua total dedicação e compreensão. Juliana; dedico a você este trabalho. 5 “Existem muito mais pessoas que desistem, do que pessoas que fracassam”. (Henry Ford) “O sucesso é ir de fracasso em fracasso sem perder o entusiasmo”. (Winston Churchill) 6 AGRADECIMENTOS A realização deste trabalho não seria possível sem a colaboração de algumas pessoas, as quais eu gostaria de prestar meus sinceros agradecimentos. Primeiramente, agradeço a minha família, pelo apoio e incentivo ao estudo, nas diversas etapas da minha vida. Ao meu orientador, Professor Adalberto José Tavares Vieira, Dr., pela sua orientação e empenho na avaliação do presente estudo. Aos demais professores do curso de Engenharia e Produção e Sistemas, por todos os seus ensinamentos, e aos colegas de graduação que me deram dicas e conselhos, em especial aos Srs. Alexandre Ledoux, Tarcísio Althoff e Tiago Alexandre Colzani. Ao departamento de Usinagem de Eixos da WEG Motores, pela oportunidade de realização deste estudo, além de todas as informações disponibilizadas. Também a todos os colegas de trabalho que me ajudaram e me incentivaram, em especial aos Srs. Luis Dallagnolo, Peterson Joaquim, Gilson Nunes e Deivid Daros, além de toda a equipe da Engenharia de Processos. Por fim, agradeço as demais pessoas, que de alguma forma, contribuíram para minha formação acadêmica, profissional, e também pessoal. 7 RESUMO O setor industrial vem passando por constantes transformações, levando as organizações a se tornarem cada vez mais flexíveis e reagirem rapidamente ao mercado. Tal cenário nos mostra a necessidade de uma aproximação cada vez maior, entre o cliente e a empresa. O tempo vê se tornando a variável competitiva da nossa geração, e reduzir a linha do tempo entre o pedido de um produto e sua entrega, tem se tornado um objetivo comum ás organizações. Desta forma, este estudo busca a análise e otimização do arranjo físico e fluxo produtivo de um setor de usinagem, que atualmente trabalha de forma funcional. Este tem como objetivo motivador, a redução do Lead Time e do estoque em processo, conciliado ás taxas de utilização dos recursos existentes. Para tanto, apresenta-se o arcabouço teórico necessário, bem como as ferramentas utilizadas para o atingimento deste objetivo. Realiza-se então a coleta dos dados necessários, bem como sua análise e elaboração de propostas de melhoria, as quais são apresentadas através de representações gráficas e projeções. Desta forma, conclui-se que é possível utilizar um arranjo por produto, porém com perdas significativas nas taxas de ocupação de alguns equipamentos, bem como, um arranjo celular, obtendo assim um fluxo mais balanceado, conciliado ao atingimento dos objetivos citados. PALAVRAS-CHAVE: Otimização. Estoque. Lead time. Fluxo. 8 LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Layout por posição fixa. ...........................................................................21 Figura 2 – Layout Funcional. .....................................................................................22 Figura 3 – Layout Celular. .........................................................................................23 Figura 4 – Arranjo em Linha. .....................................................................................25 Figura 5 – Relação entre tipos de processos e tipos básicos de arranjo físico. ........26 Figura 6 – Matriz de layout e gráfico volume-variedade............................................26 Figura 7 – Fluxograma de Decisão de Layout...........................................................27 Figura 8 – Diagrama de Configuração. .....................................................................28 Figura 9 – Desperdícios Mostrados Pela Redução de Estoque. ...............................31 Figura 10 – Excesso de Produção. ...........................................................................33 Figura 11 – Representação do Fluxo Interrompido Versus Fluxo Contínuo..............35 Figura 12 – Balanceamento de Operações...............................................................38 Figura 13 – Composição do Lead Time de Produção. ..............................................39 Figura 14 – Operações que Agregam Valor ao Produto. ..........................................40 Figura 15 – Símbolos utilizados no mapeamento de fluxo de valor. .........................41 Figura 16 – Mapa de Fluxo de Valor. ........................................................................41 Figura 17 – Selecionando uma Família de Produtos.................................................43 Figura 18 – Curva ABC. ............................................................................................44 Figura 19 – Curva ABC das Famílias de Produto......................................................52 Figura 20 – Análise do Comportamento da Demanda da Família A. ........................54 Figura 21 – Análise do Comportamento da Demanda da Família B. ........................54 Figura 22 – Fluxo Geográfico do Setor em Análise...................................................56 Figura 23 – Mapa de Fluxo Atual das Famílias A e B. ..............................................57 9 Figura 24 – Diagrama de Configuração da Primeira Proposta. .................................63 Figura 25 – Diagrama de Configuração da Primeira Proposta. .................................64 Figura 26 – Tempos de Ciclo da Família A – Primeira Proposta...............................64 Figura 27 – Tempos de Ciclo da Família B – Primeira Proposta...............................65 Figura 28 – Taxas de Utilização da Linha 01 – Família A. ........................................65Figura 29 – Taxas de Utilização da Linha 01 – Família B. ........................................66 Figura 30 – Tempos de Ciclo da Família A – Segunda Proposta..............................67 Figura 31 – Tempos de Ciclo da Família B – Segunda Proposta..............................68 Figura 32 – Taxas de Utilização da Linha 01 – Família A. ........................................68 Figura 33 – Taxas de Utilização da Linha 01 – Família B. ........................................69 Figura 34 – Tempos de Ciclo da Família A – Terceira Proposta. ..............................70 Figura 35 – Tempos de Ciclo da Família B – Terceira Proposta. ..............................71 Figura 36 – Taxas de Utilização Família A. ...............................................................71 Figura 37 – Taxas de Utilização Família B. ...............................................................72 Figura 38 – Mapa de Fluxo – Terceira Proposta. ......................................................72 Figura 39 – Diagrama de Configuração – Terceira Proposta. ...................................73 Figura 40 - Diagrama de Configuração – Variação da Terceira Proposta.................74 10 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Levantamento dos Produtos e Agrupamento por Características. ..........50 Tabela 2 – Definição das Famílias de Produto..........................................................51 Tabela 3 – Demanda Média das Famílias A e B. ......................................................52 Tabela 4 – Seqüência Operacional das Famílias A e B. ...........................................55 Tabela 5 – Levantamento dos Equipamentos Disponíveis........................................58 Tabela 6 – Tempos de Ciclo dos Eixos .....................................................................59 Tabela 7 – Equipamentos para Linha Utilizados na Proposta 01. .............................62 Tabela 8 - Equipamentos para Linha Utilizados na Proposta 02...............................67 Tabela 9 - Equipamentos para Célula Utilizados na Proposta 03. ............................70 11 LISTA DE ABREVIATURAS GBO – Gráfico de Balanceamento Operacional JIT – Just in Time MFV – Mapa de Fluxo e Valor UPE – Unidade de Planejamento de Espaço 12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO..................................................................................................14 1.1 APRESENTAÇÃO DO TEMA ..........................................................................14 1.2 JUSTIFICATIVA...............................................................................................15 1.3 OBJETIVO GERAL..........................................................................................16 1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...........................................................................16 1.5 DELIMITAÇÃO DO ESTUDO ..........................................................................17 1.6 METODOLOGIA..............................................................................................17 1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO ........................................................................18 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA........................................................................19 2.1 TIPOS DE FLUXO PRODUTIVO E ARRANJO FÍSICO....................................19 2.1.1 Layout posicional ou fixo ..................................................................................21 2.1.2 Layout funcional ou por processo.....................................................................22 2.1.3 Layout Celular ..................................................................................................23 2.1.4 Layout por produto ou em linha........................................................................24 2.2 SELEÇÃO DE LAYOUT OU ARRANJO FÍSICO...............................................25 2.3 DIAGRAMAS DE PROCESSOS .......................................................................27 2.4 A PRODUÇÃO ENXUTA...................................................................................29 2.5 SISTEMA JUST IN TIME ..................................................................................30 2.6 DESPERDÍCIOS DA PRODUÇÃO....................................................................32 2.7 FLUXO CONTÍNUO ..........................................................................................34 2.8 O SISTEMA PUXADO.......................................................................................36 2.9 TEMPO TAKT ...................................................................................................36 2.10 BALANCEAMENTO DE OPERAÇÕES.............................................................37 2.11 LEAD TIME .......................................................................................................38 2.12 MAPEAMENTO DE FLUXO E VALOR .............................................................39 2.13 DEFINIÇÃO DA FAMÍLIA DE PRODUTOS.......................................................42 3 METODOLOGIA DA PESQUISA......................................................................45 3.1 PESQUISA ......................................................................................................45 3.2 PROBLEMA.....................................................................................................46 3.3 METODOLOGIA DA PESQUISA.....................................................................46 3.4 ETAPAS DA PESQUISA..................................................................................47 13 4 ESTUDO DE CASO ..........................................................................................49 4.1 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA EMPRESA PESQUISADA ..........................49 4.2 LEVANTAMENTO DE DADOS E DEFINIÇÃO DAS FAMÍLIAS.......................50 4.3 ANÁLISE DO PROCESSO ATUAL..................................................................55 4.4 PROPOSTAS DE MELHORIA NO PROCESSO .............................................58 4.4.1 Primeira Proposta............................................................................................61 4.4.2 Segunda Proposta...........................................................................................66 4.4.3 Terceira Proposta ............................................................................................69 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS..............................................................................76 5.1 CONCLUSÕES ...............................................................................................76 5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ...............................................78 REFERÊNCIAS.........................................................................................................79 APÊNDICE A – IDENTIFICAÇÃO DAS FAMÍLIAS DE PRODUTOS.......................83 APÊNDICE B – DEFINIÇÃO DAS FAMÍLIAS DE PRODUTO .................................84 APÊNDICE C – DADOS PARA ANÁLISE DA DEMANDA ......................................85 APÊNDICE D – RESUMO DAS PROPOSTAS DE ARRANJO FÍSICO ...................86 APÊNDICE E – CÁLCULOS DA PROPOSTA 01 ....................................................87 APÊNDICE F – CÁLCULOS DA PROPOSTA 02.....................................................88 APÊNDICE G – CÁLCULOS DA PROPOSTA 03 ....................................................89 14 1 INTRODUÇÃO Nas últimas décadas o setor industrial vem passando por constantes transformações, tendo evoluído de um sistema de produção em massa, com o foco no produto - cenário o qual era encontrado no período pós-guerra - para os modernos sistemas de Produção Enxuta. Estas mudanças alteramconstantemente a forma em que as organizações vêem a si mesmas, e ao seu mercado, fazendo-as buscar continuamente, melhorias que as possam manter competitivas. No cenário atual, o novo contexto de competição traz um ambiente cada vez mais turbulento. Nesse ambiente as mudanças ocorrem rapidamente, obrigando as organizações a se tornarem cada vez mais flexíveis, e a reagirem rapidamente às respostas do mercado. A busca por melhores resultados operacionais aproxima cada vez mais o cliente dos projetos, por meio de um sistema mais dinâmico e cooperativista, com foco em agregar valor ao produto de acordo com as necessidades no cliente. Os processos produtivos buscam acompanhar esta linha de evolução, com sistemas cada vez mais enxutos e flexíveis, visando encurtar cada vez mais a linha do tempo entre o pedido e a entrega de um produto, aproximando o cliente da empresa, e criando vantagens competitivas para a organização. 1.1 APRESENTAÇÃO DO TEMA Este trabalho tem como tema norteador a análise e proposta de melhoria de fluxo e arranjo produtivo, em um setor usinagem, localizado em uma empresa do ramo metal mecânico de grande porte. Para o presente tema, serão apresentadas propostas, de acordo com a análise da viabilidade e aplicabilidade do estudo. 15 1.2 JUSTIFICATIVA Atualmente o mercado industrial vem sofrendo constantes evoluções, não somente tecnológicas, mas também no que diz respeito às filosofias de gestão e a cultura organizacional. A concorrência vem exercendo pressão ao mercado, e seu crescimento é de ordem exponencial, uma vez que no mundo globalizado, abandona-se a idéia de que o preço é determinado pelo fabricante, o qual projeta sua margem de lucro sobre os custos. Com o rompimento das fronteiras entre os países, o mercado é quem passou a determinar o preço dos produtos, e as empresas que não podem produzir a um patamar competitivo, ficam para trás. Tal cenário nos indica que em organizações tradicionais deve haver uma quebra de paradigma em relação aos métodos de gestão, bem como nos de produção. O mercado nos mostra que sistemas mais enxutos tornam-se mais eficientes, e podem responder mais rapidamente às oscilações do mercado. Após a “era da qualidade”, o tempo se torna a variável competitiva da nossa geração, e reduzir a linha do tempo entre o pedido de um produto e sua entrega tem sido o objetivo de cada vez mais organizações. Da mesma forma, produzir com uma quantidade de estoques cada vez menor tem se mostrado uma eficiente maneira de trazer à tona os problemas que ocorrem em um sistema produtivo, pois se elimina o conforto que as organizações possuem para absorver a instabilidade que ocorre em seus sistemas produtivos. Seguindo este pensamento, e tendo em vista a natureza da análise realizada para a execução do estudo, pode-se afirmar que a realização do mesmo torna-se de extrema relevância para oferecer um patamar mais competitivo aos produtos fabricados, bem como uma mudança cultural, que deve ser alavancada para possibilitar as melhorias propostas. 16 1.3 OBJETIVO GERAL Analisar e propor a melhoria do desempenho operacional de um setor de usinagem de eixos para motores elétricos, aplicando conceitos e ferramentas de engenharia de produção, de modo a atender o cliente de forma mais rápida e eficiente. 1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Este trabalho tem como objetivos específicos: • Apresentar fundamentação teórica sobre os conceitos e as ferramentas que serão utilizadas no decorrer do estudo; • Coletar dados, ilustrar e analisar a situação atual do processo utilizado no sistema produtivo em estudo, visando à comparação do desempenho operacional com as futuras propostas; • Mapear e reduzir o estoque em processo e lead time de fabricação, aplicando ferramentas de otimização de fluxo de produção e layout; • Elaborar propostas de novos cenários produtivos, de acordo com os dados levantados e as oportunidades de melhoria identificadas, ilustrando as vantagens e desvantagens de cada alternativa; • Propor melhorias e trabalhos futuros, que visem complementar este estudo, de modo a criar um ciclo de análise crítica em melhoria contínua. 1.5 DELIMITAÇÃO DO ESTUDO 17 Este trabalho limita-se a estudar e analisar as alterações no processo de um setor de usinagem, que atualmente produz eixos seguindo um arranjo “por processo”, para arranjos “em linha” e “celular”. Através das alterações propostas, serão projetados valores de lead time, taxas de ocupação, deslocamentos e layouts. A participação do autor foi realizar a análise científica da bibliografia disponível, coletar os dados necessários, além de realizar os cálculos e projeções necessárias. Não faz parte do estudo a implantação das propostas realizadas. Todavia, tal implantação se fará viável através da escolha da proposta que mais se adequar à realidade da organização, e da análise de outros fatores que devem ser estudados com maior profundidade, para posterior aprovação nas comissões necessárias. Este estudo também não avalia a influência dos fatores organizacionais da empresa sobre o sistema produtivo em questão. É importante destacar também, que o mapa de fluxo utilizado nesta analise, serve apenas como ferramenta ilustrativa da redução de lead time uma vez que não é feita a análise do valor agregado das atividades. 1.6 METODOLOGIA A metodologia utilizada no presente trabalho pode ser classificada como sendo de natureza exploratória, uma vez que busca constatar algo num organismo ou fenômeno. A mesma busca através da realização da pesquisa e do levantamento bibliográfico, as informações necessárias para a delimitação do tema proposto, e o atingimento dos objetivos especificados, proporcionando assim a familiarização com o tema abordado. Quanto aos procedimentos técnicos utilizados nesta pesquisa, pode-se classificar a metodologia aplicada aos mesmos como sendo um estudo de caso. 18 Para o conhecimento da realidade na empresa é necessária a utilização de técnicas de coleta de dados como, observações, entrevistas e documentos. A coleta de dados, neste estudo, foi efetuada através de pesquisa no sistema de dados da empresa, além da análise documental, e coleta de informações no chão de fábrica. 1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO O presente trabalho está dividido em cinco capítulos, sendo eles: Introdução, Fundamentação Teórica, Metodologia da Pesquisa, e Estudo de Caso, e Considerações Finais, respectivamente. O primeiro capítulo aborda a introdução ao assunto, desmembrando-a em apresentação e justificativa do tema escolhido, seu objetivo geral e específico, além da delimitação e metodologia aplicadas ao estudo realizado. Nos segundo capítulo é apresentada a fundamentação teórica dos conceitos e das ferramentas que serão posteriormente aplicadas, segundo a literatura escolhida. Em seqüência, o terceiro capítulo aborda a metodologia da pesquisa utilizada para neste trabalho, no que diz respeito às pesquisas utilizadas e etapas realizadas para e elaboração do estudo. O quarto capítulo trata do estudo de caso, onde será apresentada a situação atual do processo, bem como a análise do mesmo, e a elaboração de propostas de otimização segundo a fundamentação utilizada. Por fim, o quinto e último capítulo traz as considerações finais do autor perante o presente tema, bem como sugestões para trabalhos futuros, visando à ampliação do horizonte de estudo. 19 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Este capítulo apresenta a base teórica que fundamenta o presente estudo, e que permitirá a posterior análise dos dados apresentados,bem como a comparação dos resultados propostos, com a teoria apresentada, e a metodologia proposta. Tal capítulo descreve basicamente duas “linhas de conhecimento”. A primeira trata dos tipos e ferramentas utilizadas para a escolha de layout, e a segunda, das definições, identificação e mapeamento dos desperdícios e outros conceitos relacionados à otimização da produção. 2.1 TIPOS DE FLUXO PRODUTIVO E ARRANJO FÍSICO O arranjo físico ou layout de uma área produtiva se preocupa com a posição física dos seus recursos de transformação. Esta é uma das características mais evidentes de uma operação produtiva, pois determina sua forma e aparência. Conforme Slack (2002) a função do arranjo físico é decidir onde colocar todas as instalações, máquinas, equipamentos e pessoal de produção da forma mais adequada possível, a fim de atender as exigências de segurança, qualidade do produto e produtividade, além da aparência da fábrica. Planejar o arranjo físico de uma instalação significa tomar decisões sobre a forma como serão dispostos os centros de trabalho em determinadas instalações, conforme Moreira (1993). Segundo Slack (2002), para se projetar um arranjo físico, deve-se fazer uma análise do que realmente deseja-se alcançar. Devem ser muito bem compreendidos os objetivos estratégicos da produção, como ponto de partida, dos muitos estágios 20 que levam ao arranjo físico final da produção. Em várias situações, torna-se necessário um estudo de layout: • Ineficiência das instalações (fabricação de novos produtos e máquinas); • Redução dos custos de produção; • Variação da demanda (aumento ou decréscimo na produção); • Ambiente de trabalho inadequado (ruídos, temperaturas, iluminação); • Excesso de estoques (fluxo do produto não está bom); • Manuseios excessivos (provocam estragos e atrasam a produção); • Instalação de uma nova fábrica. Slack (2002) também nos diz que quando o processo produtivo de uma fábrica é classificado, isto não implica em nenhum arranjo físico pré-determinado. Para cada tipo de processo podem ser adotados arranjos físicos diferentes, dependendo de outras variáveis. Porém, o tipo de processo empregado na transformação é um dos fatores mais importantes. Para a definição do tipo de layout a utilizar, diversos estudos, análises e ferramentas devem ser utilizadas, algumas as quais, serão apresentadas neste estudo. Podemos citar como vantagens da escolha adequada do layout de acordo com seu fluxo: • Melhoria da utilização do espaço disponível; • Redução do estoque de material em processo; • Redução da distância percorrida pelo material e pelas pessoas; • Redução do lead time de processamento • Incremento da produção com a racionalização do fluxo; • Aumentar a satisfação e a moral no trabalho. Geralmente, são as características de volume e variedade de processo analisado que ditam o tipo de arranjo físico, ou qual pode ser classificado em: • Arranjo físico por processo ou funcional; • Arranjo físico em linha ou por produto; • Arranjo físico posicional ou por posição fixa; 21 • Arranjo físico celular; • Arranjo físico misto ou híbrido. 2.1.1 Layout posicional ou fixo Este layout é caracterizado por um processo produtivo em que os materiais, informações ou clientes fluem em volta do bem beneficiado. Não há fluxo do produto, pois este permanece fixo enquanto está sendo processado. De acordo com Slack (2002), os recursos transformados não se movem entre os recursos transformadores, o contrário ocorre. Em vez de materiais, informações ou clientes fluírem através de uma operação, quem sofre o processamento fica estacionário. As estações de trabalho são posicionadas e seqüenciadas ao redor do material ou produto produzido, o qual possui uma posição fixa. Segundo Krajewski e Ritzman (2004), este tipo de layout é comumente utilizado na montagem de aviões, navios, construção civil, ou seja, quando o produto é particularmente volumoso ou de difícil movimentação. Figura 1 – Layout por posição fixa. Fonte: Gaither e Frazier (2002). 22 2.1.2 Layout funcional ou por processo Segundo Slack (2002) no arranjo funcional todos os recursos similares de operação são mantidos juntos. Este tipo de layout é normalmente usado quando a variedade de produtos é relativamente grande. É um tipo de arranjo que pode ficar bastante complexo à medida que temos muitos processos em muitos produtos. Nele, os materiais ou pessoas se movem de um centro a outro de acordo com a necessidade. Hospitais, escolas, armazéns, bancos e muitas outras atividades são organizados por processo. Na indústria, esse arranjo físico mostra que máquinas de uma mesma função são agrupadas em departamentos funcionais e o produto caminha até a máquina adequada à próxima operação. O mesmo grupo de máquinas, assim, serve a produtos diferenciados, aumentando a flexibilidade do sistema às mudanças no projeto do produto e/ou processo (MOREIRA, 1993). Figura 2 – Layout Funcional. Fonte: Scalice (2007). O projeto deste tipo de layout se destaca em função de sua complexidade devido ao grande número de diferentes alternativas de arranjos possíveis, tornando difícil encontrar soluções ótimas. Neste tipo de arranjo, a programação da produção é geralmente trabalhosa, em função de que cada centro de trabalho possuir particularidades, o que leva a programação individual de cada centro de trabalho. 23 Segundo Moreira (1993) como características desse sistema destacam-se: • A adaptação à produção de uma linha variada de produtos; • Cada produto passa pelos centros de trabalho necessários; • As taxas de produção são relativamente baixas, comparadas as obtidas com o arranjo físico por produto; • Os equipamentos possuem geralmente maior flexibilidade; • Em relação ao arranjo físico por produto, os custos fixos são relativamente menores, mas os custos unitários maiores. 2.1.3 Layout Celular Para Slack (2002) o arranjo físico celular é aquele em que os recursos transformados, entrando na operação, são pré-selecionados a partir de atividades comuns no processo de montagem. Figura 3 – Layout Celular. Fonte: Black (1998). 24 O mesmo é caracterizado pelo agrupamento de tarefas com o objetivo de formar famílias de produtos, onde a prioridade se dá ás famílias com maior movimentação e demanda. Para Rother e Shook (2003), uma família é um grupo de produtos que passam por etapas semelhantes de processamento e utilizam equipamentos comuns nos seus processos. Neste arranjo, as máquinas agrupadas devem ter os tempos de ciclos parecidos, a fim de obter um ciclo de produção continuo e balanceado. Pode-se afirmar que as células representam um compromisso entre a flexibilidade do layout por processo e a simplicidade do layout por produto. De acordo com Shingo (1996), algumas vantagens desse arranjo são: • Melhor aproveitamento do potencial humano; • Menor tempo de processo e setup; • Menor estoque em processo; • Maior visibilidade de problemas; • Flexibilidade (reação à demanda do cliente). 2.1.4 Layout por produto ou em linha Segundo Slack (2002), nesse arranjo os recursos transformadores são alocados de modo a coincidir com a seqüência na qual os produtos, clientes ou elementos de informação devem seguir para serem transformados, criando um fluxo unidirecional. Nele, ocorre a organização para acomodar somente alguns poucos projetos de produto, permitindo a produção de grandes volumes de produção, o que leva a utilização de máquinas especializadas. Neste layout os recursos de transformação estão configurados na seqüência específicapara melhor conveniência do produto ou do tipo de produto. Este arranjo, porém, é caracterizado por apresentar baixa flexibilidade. Esta solução é ideal quando poucos produtos similares, fabricados em grande quantidade. Para sua utilização de forma otimizada, os tempos de cada operação 25 devem estar balanceados. As linhas são ajustadas para operar na velocidade mais rápida possível, independentemente das necessidades do sistema. Figura 4 – Arranjo em Linha. Fonte: Scalice (2007). No arranjo físico por produto ou em linha, a programação é bem mais simples do que no arranjo físico por processo, pois não requer muito conhecimento do programador da produção. 2.2 SELEÇÃO DE LAYOUT OU ARRANJO FÍSICO Segundo Slack (2002), processo de layout é freqüentemente uma atividade difícil e de longa duração por causa das dimensões físicas dos recursos de transformação envolvidos. A escolha do layout errado poderá criar fluxos longos e confusos, necessidades de mais estoques de materiais, maiores filas de clientes ao longo da operação, tempos maiores e aumentando os custos de operação. Pode-se afirmar que a relação entre os tipos de layout não é totalmente determinística, uma vez que um tipo de processo não necessariamente implica em um tipo básico de layout. Um tipo de processo pode adotar diferentes tipos de arranjo resultando em um layout misto. Podemos visualizar a relação entre os tipos de processo e arranjos físicos, através da Figura 5. 26 Figura 5 – Relação entre tipos de processos e tipos básicos de arranjo físico. Fonte: Slack (2002). No entanto, deve-se definir um tipo preferencial, que apresente maior afinidade com o processo, o qual será utilizado como base. Em um estudo de manufatura, a característica de volume-variedade ditará o arranjo mais adequado para o processo. Para indicar o processo apropriado, apresenta-se uma matriz associada à característica volume-variedade, conforme ilustrado na Figura 6. Figura 6 – Matriz de layout e gráfico volume-variedade. Fonte: Slack (2002). 27 Após a seleção do tipo de processo de produção, a escolha do tipo de arranjo físico passa a ser o próximo passo no projeto de um sistema de produção. Para tanto, se utiliza um diagrama de auxílio à decisão do arranjo físico, conforme apresentado na Figura 7. Figura 7 – Fluxograma de Decisão de Layout. Fonte: Slack (2002). 2.3 DIAGRAMAS DE PROCESSOS Uma vez realizada a escolha do arranjo físico a se utilizar, é necessário realizar um mapeamento do processo e das operações que o compõe. Tal procedimento objetiva a posterior definição das máquinas e equipamentos que 28 realizam cada tarefa, bem como o mapeamento do fluxo de materiais pelo arranjo físico do setor em análise. Para tanto, são utilizados os Diagramas de Processo. De acordo com Slack (2002), os Diagramas de Processo são utilizados para documentar o processo que está sendo estudado, tendo como objetivo registrar a seqüência de tarefa, as relações de tempo entre partes de um trabalho, além do movimento de pessoal, informações ou materiais. Destes, o Diagrama de Fluxo de Processo é o mais conhecido e mais usado. Para esta análise, no entanto, o diagrama utilizado será o Diagrama de Configuração, ou Diagrama de Fluxo de Processos, o qual representa o fluxo geográfico, ou seja, o caminho percorrido por um determinado produto na fábrica. Este diagrama é de grande valia para verificar o melhor posicionamento das células, de acordo com as afinidades existentes entre as UPE`s envolvidas no processo. O mesmo deve ser alterado até se obter à melhor configuração possível, pois é muito difícil chegar ao posicionamento ideal na primeira configuração. A Figura 8 ilustra um exemplo de Diagrama de Configuração. Figura 8 – Diagrama de Configuração. Fonte: Lee (1998). 29 2.4 A PRODUÇÃO ENXUTA Segundo Maximiano (1995) no começo do século XX, a indústria expandiu-se aceleradamente nos Estados Unidos. Essa expansão estimulou o aumento da eficiência e da produtividade. Foi então em 1903, que Frederick Taylor transformou esse debate num conjunto de princípios e técnicas, apresentando um estudo que cunhou os princípios da administração cientifica. Após Taylor, foi a vez de Henry Ford aperfeiçoar o método e idealizar a produção em série. Ford desenvolveu em 1910, uma linha de montagem para o automóvel Ford T, quando alinhou todas as máquinas na seqüência do processo. Este método de produção o possibilitou produzir mais de dois milhões de carros por ano na década de 1920. No entanto, este sistema era incapaz de variar a produção. Após a Segunda Guerra Mundial, a Indústria Japonesa estava totalmente abalada e as condições econômicas no país, afetadas pela depressão pós-guerra. Assim, apenas os conceitos existentes da produção em massa, não seriam suficientes para a recuperação do Japão (Ohno, 1997). Assim a Indústria Toyota desenvolveu um sistema novo de produção, composto de novas práticas de manufatura que reergueram sua competitividade global, buscando aumentar a produtividade, com baixo custo e qualidade. Nos anos 50 Eiji Toyoda e Taiicho Ohno aplicaram na fábrica uma série de inovações que proporcionaram ao mesmo tempo, continuidade do fluxo no processo e variedade na oferta dos produtos, buscando aumentar a eficiência da produção pela eliminação contínua dos desperdícios (Maximiano, 1995). Segundo Womack (1992) o termo produção enxuta foi cunhado por Krafcik durante uma discussão em que se comparavam sistemas produtivos automotivos. Ainda de acordo com Moraes (2004), toda a filosofia da Manufatura Enxuta pode ser resumida em cinco princípios: 1. Especificar valor: deve ser definido na organização o que realmente agrega valor ao produto, segundo a visão do cliente; 30 2. Cadeia de valor: este princípio, diz que todas as atividades devem ser mapeadas, para definir quais realmente criam valor, estabelecendo assim, o que pode ou não ser eliminado; 3. Produção puxada: na produção puxada, somente é produzido o que o cliente necessita, no momento exato da necessidade, reduzindo assim os estoques característicos da produção por previsão; 4. Fluxo contínuo: é necessário então, fazer com que as atividades fluam continuadamente e de maneira estável; 5. Perfeição: buscar a perfeição significa que as empresas nunca devem parar, buscando a melhoria contínua, pois sempre há o que ser melhorado. 2.5 SISTEMA JUST IN TIME Um dos pilares de um sistema de manufatura enxuta pode ser denominado como sistema Just in Time. Segundo Moura (1989) o Just in time é uma abordagem disciplinada para melhorar a produtividade e a qualidade total, através do respeito pelas pessoas e da eliminação das perdas. Na fabricação e/ou montagem de um produto, o Just in time proporciona a produção no custo efetivo e a entrega apenas das peças necessárias com qualidade, na quantidade certa, no tempo e lugar certos, enquanto usa o mínimo de instalações, equipamentos, materiais e recursos humanos. É importante salientar que todo o Just in time gira em torno de um principal objetivo, que é atender as necessidades dos clientes, sejam eles internos ou externos. De acordo com Almeida e Rosa (2007), o Just in time possui duas obsessões: a simplicidade e a redução de desperdícios. A simplicidade pode ser percebida, na utilização de das técnicas de controle de produção. Já a redução de desperdícios, esta se dá essencialmente pela redução do fluxo de materiais na linha de produção e nos estoques de matérias-primas, semi- acabados e produtos finais. 31 Para reduzir, ou até mesmoeliminar estes desperdícios, o Just in time, possui algumas metas, as quais segundo Moraes (2004) são conhecidas como “Os Zeros do JIT” e são: 1. Zero estoque: o estoque é um tipo de desperdício e deve ser eliminado. Ele geralmente esconde os problemas, pois quando se trabalha com altos níveis de estoque cria-se um “conforto” que oculta os problemas a serem resolvidos. Quando se começa a trabalhar com estoque mais baixos, os problemas vêm à tona. Portanto, deve-se procurar trabalhar com o mínimo de estoque necessário. A redução do mesmo pode ser conseguida através de um balanceamento do fluxo da produção e com a adoção de lotes de produção reduzidos ou unitários. Figura 9 – Desperdícios Mostrados Pela Redução de Estoque. Fonte: Seibel (2009). 2. Zero defeito: este é outro tipo de desperdício que deve ser eliminado, pois a qualidade é um dos pontos primordiais do JIT. 3. Zero movimentação: este item deve levar em conta a redução das atividades que não agregam valor ao produto, bem como o layout do posto de trabalho. A escolha correta do layout, evita transportes desnecessários. 4. Zero tempo de setup: a redução do tempo de setup das máquinas proporciona maior flexibilidade no processo, possibilitando a execução de lotes menores, e o atendimento mais rápido aos clientes. 32 5. Zero quebra de máquina: para garantir o atendimento dos clientes é necessário o bom funcionamento dos equipamentos, alcançado com a manutenção preventiva. 6. Zero Lead Time: a redução do tempo de processo também significa flexibilidade e atendimento mais rápido aos clientes. Essa redução é provocada também pela diminuição dos lotes que reduzem o ciclo de produção. Para garantir o atendimento dessas metas e o bom funcionamento do JIT é necessário o comprometimento direto da mão-de-obra. Os operários devem ser capazes de desempenhar várias funções, e ter autonomia suficiente para parar a produção caso detectem algum problema. Moraes (2004) conclui que as empresas que adotam a filosofia JIT alcançam algumas vantagens competitivas, no que diz respeito ao custo, qualidade, flexibilidade, velocidade e confiabilidade. O sucesso do JIT, no entanto, depende de uma mão-de-obra altamente motivada e, principalmente, “multifuncional”. Neste estudo, buscaremos a obtenção de três destas metas, sendo elas, zero estuque, zero movimentação, e zero lead time. Tais metas, no entanto, não podem ser atingidas, sem que ocorra a redução, ou mesmo a eliminação dos desperdícios encontrados em um sistema de produção. 2.6 DESPERDÍCIOS DA PRODUÇÃO De acordo com Ohno (1997), o desperdício é todo e qualquer recurso que se gasta na produção de um produto ou serviço além do estritamente necessário (matéria-prima, materiais, tempo, energia, por exemplo). É um dispêndio extra que aumenta os custos normais do produto ou serviço sem trazer qualquer tipo de beneficio perceptível para o cliente. Para Womack (1992), o desperdício, também conhecido na língua japonesa por “muda”, e normalmente é associado ao que se classifica como lixo. Shingo 33 (1996), afirma que existem sete tipos de desperdícios, e que o cliente não está disposto a pagar por eles, por isso todo desperdício deve ser reduzido ou eliminado. Os desperdícios da produção são: 1. Superprodução: significa produzir mais do que o requerido pela demanda dos clientes ou por produzir em um ritmo acima do necessário. É apontado como o pior dos desperdícios, pois leva a ocorrência de outros. Figura 10 – Excesso de Produção. Fonte: Rother e Shook, 2003. 2. Espera: estas são decorrentes da falta de materiais a serem processados, os quais causam a ociosidade. Podem ser provocadas pela falta de matéria- prima ou ainda pela falta de transporte. 3. Transporte: o deslocamento do produto não gera nenhuma criação de valor. Transportes para distâncias maiores do que as necessárias, também caracterizadas como desperdícios. 4. Estoque: ao excesso de peças entre os processos, ou a matéria-prima entregue pelos fornecedores com o intuito de abastecer a fábrica, chamasse de estoque. Este exige capital de giro para sua manutenção e caracteriza dinheiro parado, ou seja, perdas. 5. Processamento: acrescentar mais "trabalho" ou esforço do que o requerido pelas especificações dos clientes também deve ser tratado como desperdício. 6. Movimentação: está associada ao esforço desnecessário do operário, causado pela utilização de métodos inadequados de trabalho. 7. Defeitos: este pode ser tratado como o pior dos fatores de desperdício, pois os mesmos podem gerar retrabalhos, custo de recuperação ou mesmo a perda total do esforço e material. 34 Para está análise, atacaremos então os desperdícios em estoque, que por sua vez causam lead times altos, além de desperdícios em movimentação, buscando o atingimento das metas estipuladas. Tais metas serão atingidas através da melhoria do arranjo físico utilizado e do fluxo produtivo existente, visando obter um fluxo contínuo e balanceado. 2.7 FLUXO CONTÍNUO Para Rother e Shook (2003), o fluxo contínuo significa produzir uma peça de cada vez, com cada item sendo passado imediatamente de um estágio do processo para o seguinte sem nenhuma parada (e muitos outros desperdícios) entre eles. O fluxo contínuo é o modo mais eficiente de produzir, e deve se usar muita criatividade para implantá-lo. O Fluxo Contínuo deve ser implantado de modo que os operadores fiquem próximos o suficiente para alcançar o componente do processo anterior sem a necessidade de transportes entre células. Com a proximidade dos processos diminui-se o Lead time de produção, estoques intermediários e esperas. Nas linhas de produção tradicionais trabalha-se normalmente em setores ou departamentos separados, de modo que um operador trabalhe distante do outro. Esta distância entre departamentos faz necessária a utilização de estoques intermediários. O operador do primeiro processo trabalha a matéria prima em lotes grandes, processa todo o lote, e então repassa o lote trabalhado para o operador do processo seguinte. Desta forma, a matéria prima passa grande parte do Lead time esperando que o lote todo seja acabado, ocupando espaço desnecessariamente. A Figura 11 representa a diferença entre o trabalho realizado em um sistema com fluxo interrompido, e outro com fluxo contínuo, onde não existem estoques intermediários. 35 Figura 11 – Representação do Fluxo Interrompido Versus Fluxo Contínuo. Fonte: Rother e Shook, 2003. A implementação de um fluxo contínuo normalmente requer a reorganização do arranjo físico, convertendo os tradicionais layouts funcionais, em que máquinas e recursos estão agrupados de acordo com seus processos (ex: grupo de fresas, grupo de retificas, grupo de prensas, etc.), em células de manufatura compostas dos diversos processos necessários à fabricação de determinada família de produtos. Segundo Shingo (1996), a sincronização do fluxo de peças unitárias pode acabar com as esperas entre processos. A implantação de um fluxo contínuo de produção necessita de um perfeito balanceamento das operações ao longo da célula de fabricação e montagem. Pela proximidade dos operadores, o Fluxo Contínuo proporciona a auto- inspeção de qualidade dos componentes. Desta forma, se a máquina gerar defeito 36 no produto, o operador da próxima etapa poderá identificar o erro rapidamente, e parar a produção. Se os lotes tiverem grande quantidade de peças, somente ao fim do lote é que seria percebido o erro no produto, refugando o lote inteiro. Podemos citar como vantagens da utilização do fluxo contínuo: • Movimentação mais rápida do produto pela fábrica;• Estoque reduzido, sem acúmulo entre processos; • Os problemas surgem para serem rapidamente resolvidos; • Facilidade de utilização do trabalho padronizado. De acordo com o Lean Institute (2006), quando não se consegue estabelecer o fluxo contínuo entre os processos, a alternativa é ligá-los por meio dos sistemas puxados, produzindo e repondo somente o que o cliente necessita. 2.8 O SISTEMA PUXADO O Sistema Puxado trata de saber o que o cliente necessita para então iniciar o processo de produção. A partir desta necessidade, é que os setores produtivos envolvidos são acionados no momento necessário (Just in time). Para que isto ocorra, todas as fronteiras de comunicação com os clientes e processos internos devem ser destruídas. Na produção puxada é o cliente que começa a puxar a produção. Para tanto, deve ser estabelecido um ritmo a ser obedecido, para que ser possa atender a necessidade ditada pelo cliente. A este ritmo, chamamos de Tempo Takt. 2.9 TEMPO TAKT Takt time ou tempo takt é a freqüência com que se deve produzir uma peça, baseado no ritmo de vendas, para atender a demanda dos clientes. O tempo Takt é 37 o tempo disponível para a produção dividido pela demanda do cliente, ou seja, ele é o ritmo o qual a produção deve funcionar para atender às necessidades do cliente no prazo combinado. Em outras palavras, o Takt time associa e condiciona o ritmo de produção ao ritmo das vendas. Na lógica da “produção puxada pelo cliente”, o fornecedor produzirá somente quando houver demanda de seu cliente. O Fluxo Contínuo obrigatoriamente deve obedecer este ritmo. O Takt time é dado pela equação abaixo. Takt Time = Tempo total disponível Demanda do Cliente Após implantar o fluxo contínuo, e determinar qual o ritmo devemos empregar no sistema produtivo para atender a demanda existente, devemos balancear as operações, visando obter maior eficiência na divisão das tarefas existentes. 2.10 BALANCEAMENTO DE OPERAÇÕES De acordo com Slack (2002), balancear uma linha ou célula tem implicações para o layout, pois algumas vezes, o tamanho ou o número de estações usadas deve ser modificado fisicamente. O trabalho desempenhado em cada estação é composto por várias etapas, denominadas de tarefas. O trabalho total a ser desempenhado pela estação de trabalho é igual à soma das tarefas atribuídas para aquela estação. O balanceamento consiste então, em dividir e distribuir essas tarefas entre as estações de trabalho de forma equalizada, de modo a aproveitar ao máximo a ocupação de um recurso, minimizando sua ociosidade. Para representar esta distribuição de carga entre as estações de trabalho, utilizasse o GBO (Gráfico de Balanceamento de Operação). 38 Para Rother e Shook (2003), o Gráfico de Balanceamento de Operação, é um gráfico criado a partir da identificação dos elementos de trabalho de cada posto em uma área, facilitando a visualização dos potenciais problemas e direcionando para as possíveis tratativas. Este pode também representar: • A carga média de trabalho em cada área de uma linha; • O elemento de trabalho em um posto; • O tempo de ciclo, que é a somatória dos tempos dos elementos. A Figura 12 representa um exemplo de balanceamento de operações, através do nivelamento do tempo de ciclo. Devemos, no entanto, observar que a melhoria obtida pelo balanceamento das operações não trará reduções significativas no tempo de entrega do produto ao cliente, o qual se denomina Lead Time. Exemplo de Balanceamento Operacional 0 10 20 30 40 50 60 Op. 01 Op. 02 Op. 03 Op. 01 Op. 02 Op. 03 Te m po de Ci cl o (s) Figura 12 – Balanceamento de Operações. Fonte: Primária. 2.11 LEAD TIME O Lead time é o tempo gasto para atender ao pedido do cliente, desde o momento em que foi pedido o produto até o momento da entrega. As etapas que 39 compõem o Lead time são: esperas, processamento, inspeção e transporte. Segundo Seibel (2009) estima-se que as esperas são responsáveis por 80% do Lead time. A espera pode ser causada por filas e esperas pelo lote em processamento, falta de matéria prima, procura de componentes e ferramentas, setups longos, etc. Quando reduzimos o Lead time, atendemos com mais rapidez os pedidos do cliente, aumentando assim a competitividade da organização. Figura 13 – Composição do Lead Time de Produção. Fonte: Seibel (2009). Desta forma, para atender às necessidades do cliente com agilidade, devem- se atacar primeiramente os desperdícios de espera, pois estes representam a maior parte do Lead time. Para realizar o mapeamento das esperas existentes no processo em estudo, bem como dos estoques existentes, utilizaremos uma ferramenta chamada de Mapa de Fluxo de Valor. 2.12 MAPEAMENTO DE FLUXO E VALOR Para Shingo (1996), a produção consiste em um grande fluxo de processos e operações, sendo cada processo um fluxo de material. O processo é a transformação da matéria-prima em produtos semi-acabados, e as operações são os trabalhos realizados para efetivar essa transformação – a interação do fluxo de equipamento e operadores no tempo e no espaço. 40 O mapa de fluxo de valor é uma ferramenta que ajuda a identificar o fluxo de materiais e informações dentro da organização. Para elaborá-lo, deve-se apenas seguir a trilha da produção de um produto, desde o consumidor até o fornecedor, e desenhá-la através de uma representação visual. Segundo Womack e Jones (2004), cerca de 5% das atividades na produção agregam valor ao produto, os outros 95% são considerados desperdícios. Assim, conforme citado, utilizaremos o mapa de fluxo nesta análise, para ilustrar os desperdícios encontrados em estoque e lead time de processamento, comparando a situação do estado atual, com a situação projetada para o estado futuro. Figura 14 – Operações que Agregam Valor ao Produto. Fonte: Seibel (2009). Um mapeamento bem detalhado dos fluxos dentro da empresa utiliza símbolos padronizados, conforme apresentados pela Figura 15. A ferramenta do mapa de fluxo de valor proporciona uma visão sistêmica do processo, fazendo com que se consiga enxergar seu fluxo. A Figura 16 mostra um exemplo de mapa de fluxo de valor, através do qual, se pode visualizar a linha do tempo entre o pedido e a entrega, ilustrada pelo Lead Time de fabricação. 41 Figura 15 – Símbolos utilizados no mapeamento de fluxo de valor. Fonte Rother, Shook, 2003. Figura 16 – Mapa de Fluxo de Valor. Fonte: Adaptado de Seibel, 2009. 42 Segundo Rother e Shook (2003), o mapa de fluxo de valor é feito em uma única página e mostra desde a o recebimento da ordem de serviço até a entrega do produto final. Este auxilia a empresa a enxergar e entender o fluxo do material. Os passos iniciais para se implementar esta ferramenta são basicamente: • Escolher uma família de produtos: faz-se a escolha de uma família de produtos através da análise da demanda e da freqüência de entregas; • Desenhar o estado atual: é uma coleta de informações no chão de fábrica, de como o processo é realizado atualmente pela empresa; • Desenhar o estado futuro e: é o estado ideal de uma situação futura que a empresa deseja, destacando as fontes de desperdício e as eliminando-as; • Fazer um plano de trabalho: são os meios para se chegar ao estado futuro. Desta forma, podemos afirmar que a definição de uma família de produtos de alta representatividade consiste na base para a utilização do mapeamento do fluxo de um processo produtivo. 2.13 DEFINIÇÃO DA FAMÍLIA DE PRODUTOSSegundo Shingo (1996) a produção consiste em um grande fluxo de processos e operações, sendo cada processo um fluxo de material. O processo é a transformação da matéria-prima em produtos semi-acabados e as operações são os trabalhos realizados para efetivar essa transformação, a interação do fluxo de equipamento e operadores no tempo e no espaço. Para realizar a análise do fluxo de produção, devem-se identificar todos os produtos produzidos no setor em estudo, agrupando-os em famílias de modo que possuam características semelhantes. Para Rother e Shook (2003), uma família é um grupo de produtos que passam por etapas semelhantes de processamento e utilizam equipamentos comuns nos seus processos. 43 Para esta análise, a definição das famílias será iniciada através do levantamento dos materiais produzidos, e das características técnicas que irão influenciar em sua seqüência operacional. Em seguida, serão verificadas as características que cada material possui, e posteriormente os materiais com características em comum serão agrupados, formando assim as famílias de produtos. Um exemplo deste agrupamento é apresentado na Figura 17. Figura 17 – Selecionando uma Família de Produtos. Fonte: Rother e Shook, 2003. A análise do fluxo de produção também deve levar em conta a quantidade de peças produzidas para cada um dos materiais existentes, visando identificar os itens de maior importância para o setor. Desta forma, após o agrupamento dos itens com características em comum, e definição das famílias existentes, faz-se um levantamento da demanda de cada família. Para visualizar as famílias de maior representatividade, cria-se então um gráfico de curva ABC, onde a famílias são classificadas em função de sua demanda de forma decrescente, conforme indicado na Figura 18. 44 Figura 18 – Curva ABC. Fonte: Rother e Shook, 2003. 45 3 METODOLOGIA DA PESQUISA O objetivo deste capítulo é apresentar a metodologia aplicada à pesquisa realizada para o presente estudo, bem como suas etapas e classificações quanto a seus objetivos específicos. 3.1 PESQUISA Segundo Gil, (2002), uma pesquisa pode ser definida como procedimento racional e sistemático, cujo objetivo é proporcionar respostas aos problemas propostos. Ela é utilizada quando não se tem informação suficiente para responder a esses problemas. A pesquisa é desenvolvida com o agrupamento dos conhecimentos disponíveis, utilizando métodos, técnicas e procedimentos científicos. De acordo com Lakatos (1991), uma pesquisa pode também ser definida, como um procedimento reflexivo sistemático, controlado e crítico, que permite descobrir novos fatos ou dados, relações ou leis, em qualquer campo do conhecimento. Minayo, 1993, afirma que a pesquisa pode ser classificada como uma atividade básica das ciências em sua indagação e descoberta da realidade, uma atitude e uma prática teórica de constante busca que define um processo intrinsecamente inacabado e permanente. Pode ser considerada uma atividade de aproximação da realidade, que nunca acaba fazendo uma combinação particular entre teoria e dados. Esta pesquisa foi realizada por motivos de ordem prática, assim, podemos afirmar que, “[...] este tipo de pesquisas surge da vontade de se fazer algo de maneira mais eficiente e eficaz” (Gil, 2002). 46 3.2 PROBLEMA Toda pesquisa se inicia com o surgimento de um problema ou de um questionamento. Gil (2002) nos diz que a definição de um problema pode ser descrita como “[...] uma questão não resolvida e que é objeto de discussão, em qualquer domínio do conhecimento”. No presente estudo, a problemática motivadora foi: de que forma é possível produzir de forma mais rápida, com menos estoques, e sem aumentar o custo de fabricação dos produtos? 3.3 METODOLOGIA DA PESQUISA Esta pesquisa pode ser classificada como exploratória e pesquisa-ação, pois se tem na primeira fase um levantamento bibliográfico, que fornece informações teóricas importantes para a definição dos objetivos, a fim de resolver o problema proposto. Já na segunda fase, existe a participação direta do pesquisador, no levantamento de dados e aplicação dos objetivos traçados, bem como, na análise dos resultados alcançados. Segundo Andrade (2001) as finalidades da pesquisa exploratória, são proporcionar maiores informações sobre um determinado assunto, facilitar a delimitação do tema e definir objetivos de uma pesquisa. Para Pádua (2004) a finalidade da pesquisa bibliográfica é fazer com que o pesquisador tome conhecimento do que já se produziu a respeito do seu tema de pesquisa. Isto é imprescindível para qualquer pesquisa cientifica, pois visa desvendar, recolher e analisar as principais contribuições sobre um determinado assunto. Para confrontar a visão teórica com os dados da realidade, é necessário traçar um modelo conceitual e operativo da pesquisa (Gil, 2002). Assim, uma vez 47 que se restringiu ao ambiente de uma organização industrial, quanto aos procedimentos técnicos utilizados essa pesquisa também se caracteriza como pesquisa de campo, a qual foi conduzida através de um estudo de caso. Segundo Silva (2000) a pesquisa-ação é aquela planejada e implantada conjuntamente com uma ação ou com a solução de um problema coletivo. Martins (1998) destaca que para realizar esse tipo de pesquisa, “o investigador precisa envolver-se diretamente com a organização estudada, passando a ser virtualmente um membro dela”. Para Thiollent (2005), os pesquisadores e participantes da situação ou do problema devem estar envolvidos de modo cooperativo ou participativo. 3.4 ETAPAS DA PESQUISA De acordo com Gil (2002), o estudo de caso consiste em um estudo profundo e exaustivo de um ou poucos objetos, de maneira que permita seu amplo e detalhado conhecimento. Em termos de coleta de dados, o estudo de caso é um dos mais completos de todos os delineamentos de pesquisa. Para este tipo de pesquisa é importante: • Analisar a situação real; • Expor o contexto da investigação; • Formular hipóteses ou teorias; • Explicar as variáveis causais de determinado fenômeno. A análise dos dados, de acordo com Barros e Lehfeld (2002), deve seguir a formulação abaixo: • Apresentação dos dados; • Demonstração de tarefas e gráficos; • Análise e interpretação dos dados. Gil (2002) afirma também, que em estudos de caso não são definidos procedimentos metodológicos rígidos, cabendo ao pesquisador o cuidado tanto no planejamento quanto na coleta e análise dos dados. 48 Desta forma, para o estudo de caso abordado por essa pesquisa, as etapas realizadas serão basicamente: • Análise da problemática e dos objetivos buscados; • Definição dos dados necessários á realização da pesquisa; • Levantamento de todos os materiais fabricados pelo setor em estudo; • Definição das características de diferenciação; • Classificação e definição das famílias de produto; • Levantamento dos dados a respeito da demanda produzida; • Análise dos dados e definição das famílias de maior representatividade; • Mapeamento da seqüência operacional e fluxo geográfico das famílias escolhidas; • Levantamento dos valores de estoque existentes; • Levantamento dos tempos de execução e setup necessários; • Realização das propostas e projeções necessárias; • Análise dos resultados obtidos. 49 4 ESTUDO DE CASO O presente capítulo tem como finalidade ilustrar a aplicação dos conceitos teóricos apresentados, bem como alcançar os objetivos determinados na fase inicial do trabalho, buscando a redução de estoques e lead timede processo, como conseqüência da utilização de um fluxo contínuo de produção. 4.1 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA EMPRESA PESQUISADA A Empresa WEG Equipamentos Elétricos S.A., situada em Jaraguá do Sul, SC, é fabricante de motores elétricos, e soluções industriais em geração e distribuição de energia. Com um quadro de aproximadamente 20 mil colaboradores, conta com um faturamento anual de R$ 5,4 bilhões (2008), e unidades em diversos países do mundo. O setor em estudo trata-se de parte de uma seção produtora de eixos, do departamento de Usinagem de Eixos da unidade Motores. Tal departamento apresenta atualmente um fluxo produtivo realizado “por processo”, evidenciando a cultura da empresa em realizar customização em massa. Devido a este cenário, optou-se então pela realização do estudo no setor de usinagem de “Eixos de Passagem”, devido ao mesmo apresentar características propícias a análise de fluxo contínuo, tais como o pequeno número de itens com alto volume de produção. Tais características também aumentam as chances de implantação do estudo, devido a menor realização de setups, e a possibilidade de utilização de recursos exclusivos para a produção das famílias de maior volume. 50 4.2 LEVANTAMENTO DE DADOS E DEFINIÇÃO DAS FAMÍLIAS O levantamento de dados é iniciado com a escolha dos itens a serem estudados, seguido pelo agrupamento dos mesmos em famílias de produtos. Para tanto, realiza-se um levantamento de todos os materiais produzidos no setor em estudo, onde são determinadas as características de projeto que definem a seqüência operacional de cada material. Dentre estas características podemos citar o diâmetro externo da peça, a necessidade de rolagem, o tipo de recartilha ou rosca utilizada no assento do rotor ou acoplamento do motor, além da necessidade de algum fresamento especial. Como não é foco deste estudo, e não puderam ser apresentados mais detalhes sobre o projeto de cada material, as características de diferenciação escolhidas não serão aqui detalhadas. O mapeamento das características de cada material produzido no setor em estudo pode ser parcialmente visualizado na Tabela 1. Nesta se pode observar o código e a descrição de cada material, bem como as características de cada um dos mesmos, destacadas na cor azul. O restante do mapeamento das características se encontra ilustrado no Apêndice A. Material Descrição Plan. Ø Externo (mm) Recartilha Ass. Rotor Recartilha Ponta Rolagem Rosca Ponta Fresamento 11111961 EIXO MONOF 42 163 12,7 0,5 Raa Ass. Mancal Parte Plana 2 lados 10589992 EIXO MONOF LAVADORA104 12,7 0,5 Raa Ass. Mancal 11124252 EIXO MONOF 42 163 12,7 0,5 Raa Ass. Mancal 11181699 EIXO MONOF 42 163 12,7 0,5 Raa Ass. Mancal 10028693 EIXO MONOF 42 163 12,7 0,5 Raa Ass. Mancal 10669287 EIXO MONOF/TRIF 42 163 12,7 0,5 Raa Engrenagem 10670009 EIXO MONOF/TRIF 42 163 12,7 0,5 Raa Engrenagem 10028876 EIXO MONOF 42 ESP 163 12,7 0,5 Raa Parte Plana 10035895 EIXO NEMA 42 PARA FAB. 5 ESP163 12,7 0,5 Raa Parte Plana 10035896 EIXO NEMA 42 PARA FAB. 5 ESP163 12,7 0,5 Raa Parte Plana 10342456 EIXO MONOF 42 163 12,7 0,5 Raa Parte Plana 2 lados 10896211 EIXO MONOF 42 163 12,7 0,5 Raa Parte Plana 2 lados 10591087 EIXO MONOF 42 ESP 163 12,7 0,5 Raa 0,8 Raa UNF3/8x24 Rebaixo 10943426 EIXO MONOF 42 ESP 163 12,7 0,5 Raa 0,8 Raa UNF3/8x24 Rebaixo 10505399 EIXO NEMA 42 PARA FAB. 5 ESP163 12,7 0,5 Raa 0,8 Raa UNF3/8x24 Rebaixo 11200005 EIXO MONOF 42 ESP 163 12,7 0,5 Raa M10x1,5 Tabela 1 – Levantamento dos Produtos e Agrupamento por Características. Fonte: Primária (2009). 51 A partir do levantamento destas características, é realizado o agrupamento dos itens com fluxo operacional em comum. Através deste agrupamento, levando em conta também a demanda de cada material, são identificadas as duas principais famílias de itens, as quais serão o objeto de estudo do presente trabalho. Tais famílias serão denominadas genericamente como Família A, e Família B, sendo que os materiais que compõe cada uma delas, juntamente com suas características são apresentados na Tabela 2. A listagem completa dos materiais que compõe as demais famílias encontra-se ilustrada no Apêndice B. Material Descrição Plan. Peças Ordens Ø Externo (mm) Recartilha Ass. Rotor Recartilha Ponta Rosca Ponta Observação Família 11079767 EIXO MONOF 42 163 237.396 99 12,7 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12,7 mm 11080229 EIXO MONOF 42 163 99.972 31 12,7 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12,7 mm 11086048 EIXO MONOF 42 163 43.071 39 12,7 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12,7 mm 11087622 EIXO MONOF 42 163 22.409 30 12,7 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12,7 mm 11116963 EIXO MONOF 42 163 1.269 7 12,7 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12,7 mm 10056716 EIXO MONOF LAVADORA163 410.908 130 12,0 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12 mm 10056718 EIXO MONOF LAVADORA163 49.523 28 12,0 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12 mm 10056714 EIXO MONOF LAVADORA163 25.504 25 12,0 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12 mm 10056717 EIXO MONOF LAVADORA163 0 0 12,0 0,5 Raa M8x1,25 WW Ø 12 mm - 890.052 389 - - - - - 10029065 EIXO MONOF 42 ESP 104 629.483 159 12,7 0,5 Raa 0,8 Raa Outros 10088149 EIXO MONOF 42 104 157.072 72 12,7 0,5 Raa 0,8 Raa Outros 10654061 EIXO MONOF 42 ESP 104 32.370 29 12,7 0,5 Raa 0,8 Raa Outros 11018068 EIXO MONOF 42 ESP 104 2.760 2 12,7 0,5 Raa 0,8 Raa Outros 10872496 EIXO MONOF 42 104 420 1 12,7 0,5 Raa 0,8 Raa Outros - 822.105 263 - - - - -TOTAL TOTAL FA M ÍLI A B FA M ÍLI A A Tabela 2 – Definição das Famílias de Produto. Fonte: Primária (2009). O volume apresentado na Tabela 2 corresponde ao número de peças produzidas por um período de cinco meses, durante o ano de 2009. Desta forma, podemos afirmar que a demanda produzida de cada família selecionada corresponde a aproximadamente 8.091 peças por dia para a Família A, e 7.474 peças por dia para a Família B, conforme ilustrado na Tabela 3. A partir desta tabela podemos verificar que as Famílias A e B, representam também um volume de produção de aproximadamente 4.100.000 peças por ano, o que caracteriza um grande volume, para uma pequena variedade de itens. 52 Família Material Descrição Demanda Anual Demanda Mensal Demanda Diária 11079767 EIXO MONOF 42 569.750 47.479 2.158 11080229 EIXO MONOF 42 239.933 19.994 909 11086048 EIXO MONOF 42 103.370 8.614 392 11087622 EIXO MONOF 42 53.782 4.482 204 11116963 EIXO MONOF 42 3.046 254 12 10056716 EIXO MONOF LAVADORA 986.179 82.182 3.736 10056718 EIXO MONOF LAVADORA 118.855 9.905 450 10056714 EIXO MONOF LAVADORA 61.210 5.101 232 2.136.125 178.010 8.091 10029065 EIXO MONOF 42 ESP 1.510.759 125.897 5.723 10088149 EIXO MONOF 42 376.973 31.414 1.428 10654061 EIXO MONOF 42 ESP 77.688 6.474 294 11018068 EIXO MONOF 42 ESP 6.624 552 25 10872496 EIXO MONOF 42 1.008 84 4 1.973.052 164.421 7.474 4.109.177 342.431 15.565 * Para 20 dias úteis por mês TOTAL FA M ÍLI A A FA M ÍLI A B TOTAL Família A TOTAL Família B Tabela 3 – Demanda Média das Famílias A e B. Fonte: Primária (2009). Utilizando um gráfico de curva ABC, pode-se avaliar também a representatividade das famílias de produto. Esta distribuição pode ser avaliada através da análise da Figura 19. 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Eixos WW Normais Eixos Lavadora Normais Eixos Ar Condicionado Eixos Lava Jato e Ø 17 mm Outros % Ac u m u la do % In di v id u al Curva ABC - Eixos de Passagem Figura 19 – Curva ABC das Famílias de Produto. Fonte: Primária (2009). 53 Desta forma, podemos afirmar que a melhor escolha é avaliar e aperfeiçoar o fluxo das Famílias A e B, uma vez que as mesmas correspondem, á 38,6% e 35,7% do volumede produção, totalizando 74,3% de todas as peças produzidas. Para a definição da representatividade de cada família, e para a análise das capacidades que serão realizadas no presente estudo, utilizou-se a demanda total produzida. Em função disso, torna-se conveniente analisar o comportamento da demanda dos itens produzidos em cada família, observando sua tendência e possíveis oscilações ao longo do tempo, as quais provocam oscilações na carga dos centros de trabalho. Os gráficos representados nas Figuras 20 e 21 representam a demanda das famílias em um período de cinco meses do ano de 2009. O levantamento detalhado de cada material e sua demanda produzida é apresentado no Apêndice C. A partir da análise da demanda, verificamos então que a programação diária das Famílias A e B sofre grandes oscilações. Esta característica, no entanto, impossibilita a utilização de um fluxo contínuo, uma vez que a capacidade de recursos exclusivos seria então excedida. Podemos, portanto, concluir que para a utilização de um fluxo contínuo, deve- se realizar a programação através da demanda diária média de cada Família, que corresponde a aproximadamente 8.091 peças da Família A, e 7.474 peças da Família B. 54 Análise da Demanda - Família A - Eixos WW 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 1/4 /09 8/4 /09 15 /4/0 9 22 /4/0 9 29 /4/0 9 6/5 /09 13 /5/0 9 20 /5/0 9 27 /5/0 9 3/6 /09 10 /6/0 9 17 /6/0 9 24 /6/0 9 1/7 /09 8/7 /09 15 /7/0 9 22 /7/0 9 29 /7/0 9 5/8 /09 12 /8/0 9 19 /8/0 9 26 /8/0 9 Pç s / d ia 11079767 11080229 11086048 11087622 11116963 10056716 10056718 10056714 Subtotal Média Tendência Figura 20 – Análise do Comportamento da Demanda da Família A. Fonte: Primária (2009). Análise da Demanda - Família B - Eixos Lavadora 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 1/4 /09 8/4 /09 15 /4/ 09 22 /4/ 09 29 /4/ 09 6/5 /09 13 /5/ 09 20 /5/ 09 27 /5/ 09 3/6 /09 10 /6/ 09 17 /6/ 09 24 /6/ 09 1/7 /09 8/7 /09 15 /7/ 09 22 /7/ 09 29 /7/ 09 5/8 /09 12 /8/ 09 19 /8/ 09 26 /8/ 09 Pç s / d ia 10029065 10088149 10654061 11018068 10872496 Subtotal Média Tendência Figura 21 – Análise do Comportamento da Demanda da Família B. Fonte: Primária (2009). 55 4.3 ANÁLISE DO PROCESSO ATUAL Após a identificação das famílias a serem estudadas, deve-se mapear seus fluxos produtivos através do levantamento das operações nelas realizadas. A Tabela 4 apresenta a seqüência operacional das Famílias A e B, respectivamente. Família Operação Operação Máquina 1 TORNEAR COMPLETO TORNO DE PASSAGEM 2 BROCHAR BROCHADEIRA 3 RETIFICAR EM ACABAMENTO RETIFICADORA 4 LAMINAR ROSCA LAMINADORA 5 RECARTILHAR LAMINADORA 1 TORNEAR COMPLETO TORNO DE PASSAGEM 2 RETIFICAR EM ACABAMENTO RETIFICADORA 3 RECARTILHAR NA POLIA LAMINADORA 4 RECARTILHAR ASS DO ROTOR LAMINADORA Família A Família B Tabela 4 – Seqüência Operacional das Famílias A e B. Fonte: Primária (2009). É importante destacar que o arranjo físico atual utilizado no setor é classificado como Funcional, onde os tipos de máquinas semelhantes são agrupados. Podemos verificar o arranjo físico atual através do Fluxo Geográfico apresentado na Figura 22, onde se verifica a grande distância percorrida pelos lotes. Este sistema de produção apresenta grande flexibilidade, e alta taxa de ocupação dos equipamentos, uma vez que os recursos não dependem das restrições apresentadas por um gargalo. Assim não existe uma operação que dite o ritmo de produção, como em layouts em linha ou celulares. Porém, este tipo de arranjo apresenta desvantagens no que diz respeito ao estoque em processo, e ao Lead Time de produção, uma vez que para cada operação, todo o lote é processado, e então fica em espera até que seja iniciada a próxima etapa do roteiro. Vale ressaltar que o layout apresentado tem como objetivo apenas ilustrar o deslocamento dos materiais no setor, e que as proporções entre as dimensões não correspondem exatamente ao valor real. 56 OUTRAS MÁQUINAS TO R NO TO R NO TO R NO TO R NO TO R NO (TRANS) TO R NO (DESA T) TO R NO TO R NOESTOQUE DE MP RETIFICADORA RETIFICADORARETIFICADORA LAMINAD ORA LAMINAD ORA LAMINAD ORA LAMINAD ORA ESTOQUE INTESTOQ UE IN T BROCHA DEIRA ESTOQUE INT ESTOQUE DE PA Fluxo da Família A Fluxo da Família B Figura 22 – Fluxo Geográfico do Setor em Análise. Fonte: Primária (2009). Podemos ainda, definir o Lead Time atual de produção das famílias em estudo, através do mapeamento do seu fluxo produtivo. Pela análise do mapa de fluxo apresentado na Figura 23, verificamos que o mesmo é de aproximadamente 48,4 horas e 34,9 horas para as Famílias A e B respectivamente. Para a definição destes valores, utiliza-se a demanda média diária de cada família, e calcula-se o Takt Time de cada uma delas. Desta forma, obtêm-se um Takt 57 de 9,68 segundos para a Família A, e 10,48 segundos para a Família B. Em seguida multiplicam-se estes valores pelo estoque em processo, somando-se ainda os tempos de processamento, e obtendo o Lead Time de processamento. Vale salientar que os valores de Lead Time citados não consideram o tempo de estoque de matéria prima e produto acabado, uma vez que estes estoques não serão reduzidos atacados neste estudo. Considerando os mesmos, o Lead Time total de produção é de aproximadamente 23,22 dias e 22,61 dias para as famílias A e B, respectivamente. O mapa atual nos mostra ainda, que as Famílias A e B, possuem aproximadamente 18.000 peças e 12.000 peças de estoque em processo, respectivamente. Este volume representa a quantidade encontrada na prática, durante a auditoria do processo, e o mesmo pode variar em função do período e situação do mix programado. PCP MRP Tornear Completo Brochar Retificar em Acabamento Laminar Rosca Recartilhar Ass. Rotor 1 operador 1 operador 1 operador 1 operador 1 operador 60 ton. 6000 pçs 2000 pçs 5000 pçs 5000 pçs 8100 pçs T/C: 8,81 seg T/C: 8,22 seg T/C: 5,41 seg T/C: 5,88 seg T/C: 5,1 seg T/R: 3 min T/R: 5 min T/R: 2 min T/R: 5 min T/R: 5 min Compartilhado Compartilhado Compartilhado Compartilhado Compartilhado Disp.: 90% Disp.: 90% Disp.: 90% Disp.: 90% Disp.: 90% 20 dias 16,13 h 5,38 h 13,44 h 13,44 h 21,78 h 8,81 seg 8,22 seg 5,41 seg 5,88 seg 5,1 seg Tornear Completo Retificar em Acabamento Laminar Rosca Recartilhar Ass. Rotor 1 operador 1 operador 1 operador 1 operador 60 ton. 5000 pçs 4000 pçs 3000 pçs 7500 pçs T/C: 7,46 seg T/C: 5,35 seg T/C: 5,1 seg T/C: 5,1 seg T/R: 3 min T/R: 2 min T/R: 5 min T/R: 5 min Compartilhado Compartilhado Compartilhado Compartilhado Disp.: 90% Disp.: 90% Disp.: 90% Disp.: 90% 20 dias 14,55 h 11,64 h 8,73 h 21,83 h 7,46 seg 5,35 seg 5,1 seg 5,1 seg 23,01 seg Lead Time Total Lead Time de Proc. Tempo de Proce. 34,93 horas ou 1,61 dias 23,22 dias 48,40 horas ou 2,22 dias 32,42 seg 22,61 diasLead Time Total Lead Time de Proc. Tempo de Proce. FA M ÍLI A A FA M ÍLI A B Fornecedor de Barras de Aço Montagem de Rotores Previsão Mensal Pedido Semanal FAMÍLIA B Demanda: 7.474 pçs / dia Horas disp.: 21,75 h / dia Tempo Takt: 10,48 seg. FAMÍLIA A Demanda: 8.091 pçs / dia Horas disp.: 21,75 h / dia Tempo Takt: 9,68 seg. Semanal Programação Diária Figura 23 – Mapa de Fluxo Atual das Famílias A e B. Fonte:
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