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TÉCNICAS AVANÇADAS DE PRODUÇÃO, SIX SIGMA E LEAN PRODUCTION Prof. Sérgio Zagonel AULA 1 CONVERSA INICIAL TÉCNICAS AVANÇADAS DE PRODUÇÃO I A gestão da produção é a organização de recursos para o processamento de um material ou produto em outros com maior grau se utilidade. Na Idade Média, os artesãos resolveram compartilhar suas habilidades com outros menos habilidosos, a fim de atender às necessidades de mais utensílios, ferramentas e serviços para as comunidades locais. Dessa forma, começam a surgir as primeiras organizações voltadas aos mesmos objetivos produtivos. Figura 1 – Ilustração de um tear Fonte: Morphart Creation/Shutterstock. A evolução da gestão de produção, desde os primórdios das oficinas dos artesãos, a invenção das máquinas a vapor, das máquinas mecânicas, dos sistemas automatizados e da cibernética, deve muito a contribuições de vários estudiosos no assunto, como Frederick Taylor, Ford, do casal Galbraith e outros que se seguiram. Estes foram muito importantes para o desenvolvimento e a adoção da chamada produção em massa de forma mais global. Ninguém questiona que a área de gestão de produção progrediu muito. Nesta aula, teremos uma revisão histórica da Revolução Industrial, que deu origem aos novos modelos de gerenciamento da produção, sistemas de produção e seus elementos inter-relacionados, os indicadores que medem o desempenho 3 da produção, a introdução ao mapeamento de fluxo de processos e uma revisão sobre as técnicas de cronoanálise. TEMA 1 – REVOLUÇÃO INDUSTRIAL Segundo Laugeni e Martins (2015, p. 1), a Revolução Industrial teve início com a decadência da produção artesanal. Esse evento decorreu por volta do século XVII, com a descoberta da máquina a vapor por James Watt, que propiciou a substituição da força animal por máquinas. Ainda, o mesmo autor esclarece que: estas mudanças na maneira como os produtos eram fabricados trouxeram algumas exigências, como padronização de produtos, processos de elaboração, treinamentos de mão de obra direta, criando e desenvolvendo os quadros gerenciais e de supervisão, desenvolvendo técnicas de planejamento e controle financeiros da produção e de vendas. (Laugeni; Martins, 2015). Figura 2 – Transformações da Revolução Industrial Fonte: elenabsl/Shutterstock. Algumas das principais contribuições para a gestão da produção que se sucederam a James Watt, conforme Correa (2017), foram: Eli Whitney (1790): produção de mosquetões com peças intercambiáveis para o exército americano. Foi a primeira definição clara de processos organizados de manufaturas; Andrew Carnegie (1872): inovação no processo tecnológico de produção de aço. Foi o primeiro arranjo físico fabril organizado para o fluxo produtivo; 4 Frederick W. Taylor (1911): estudo científico das tarefas; Henry Ford (1910): linha de montagem seriada; Edwards Deming (1950): controle estatístico de qualidade; Wickham Skinner (1969): estratégia de manufatura; Taiichi Ohno (1978): sistema Toyota de produção. Ainda houve outros pensadores e engenheiros práticos que contribuíram para o desenvolvimento tecnológico da gestão da produção: Adam Smith, Charles Babbage, Samuel Colt, Singer. TEMA 2 – SISTEMAS DE PRODUÇÃO Para Paranhos Filho (2007, p. 31), em fábricas ou organizações, os sistemas podem ser considerados como o fluxo de produção, com o qual todos os setores e/ou departamentos devem estar perfeitamente integrados, para que a empresa obtenha um resultado bem-sucedido. A Figura 3 apresenta uma representação clássica de sistemas. Figura 3 – Exemplo de representação clássica de sistemas Fonte: Adaptado pelo autor, 2019. Esses sistemas são geralmente dotados de uma entrada (input) que podem ser: matéria-prima; informações; documentação; mão de obra; máquina e equipamentos; insumos como energia elétrica, água, óleos etc. Pela sequência, temos o ambiente de transformação ou ambiente fabril, formado por: processos produtivos; tomadas de decisões etc. Por fim, temos as saídas (outputs), que são: produtos acabados; serviços; informações etc. 5 Os sistemas produtivos devem ser medidos, e suas performances, controladas com relação à sua eficiência e eficácia operacional. Para Laugeni e Martins (2015, p. 22), a definição de eficiência e eficácia é dado por: Eficácia: medida de quão próximo se chegou aos objetivos previamente estabelecidos. Assim, uma decisão ou ação é tanto mais eficaz quanto mais próximo dos objetivos estabelecidos chegarem os resultados obtidos. Reddin (1989) define eficácia como o “grau no qual um gerente alcança as exigências de produto de sua posição”; Eficiência: relação entre o que se obteve (output) e o que se consumiu em sua produção (input), medidos na mesma unidade. É usual falarmos em eficiência de sistemas físicos, sempre menor que 1 (devido a perdas no sistema por temperatura, desgastes, vibração e outros), e de sistemas econômicos, que devem ser maiores que 1. O meio para medir a produtividade é concebido conforme a equação a seguir: Medida do output (resultado do processo) -------------------------------------------------------------------- (1) Medida do input (recursos utilizados no processo) Para fixar a definição de eficiência financeira, observe o exemplo A. Exemplo A: Em uma fábrica, as despesas no mês corrente foram de $ 45.000,00 para um faturamento de $ 95.000,00. Qual é a eficiência econômica dessa empresa? Dados: Input = $ 45.000,00 (despesas do processo). Output = $ 95.000,00 (faturamento final). Output $ 95.000,00 Eficiência = ------------- = ------------------- = 2,11 ou 211% Input $ 45.000,00 Para fixar a definição de eficiência física, observe o exemplo B. Exemplo B: Um motor elétrico de tensão 220V, trifásico, consome da rede de energia elétrica 25 kWh e transmite um esforço de rotação de 20 kWh para o redutor de engrenagens. Qual é a eficiência desse motor elétrico? 6 Dados: Input = 25 kWh (energia de alimentação elétrica). Output = 20 kWh (energia que transmissão para o redutor). Output 20 kWh Eficiência = ------------- = ---------------- = 0,80 = 80% Input 25 kWh TEMA 3 – MÉTRICAS OU INDICADORES Para que os gestores da produção possam acompanhar o desempenho de seus processos produtivos, é preciso definir parâmetros de controle por meio de métricas ou indicadores. As métricas correspondem ao número resultante de uma contagem, uma medição, calculado por meio de critério previamente estabelecido para os casos em que o objeto de estudos não é mensurável (Laugeni; Martins, 2015, p. 21). Figura 4 – Diferentes modelos de medição de velocidade Fonte: Elegant Solution/Shutterstock. Para Laugeni e Martins (2015), uma métrica deve ser, na medida do possível, uma razão ou o estabelecimento entre duas medidas, isto é, uma função com o denominador representando o universo de possibilidade, ou um referencial, e o numerador, uma função situação específica. Segundo o mesmo autor, uma boa métrica deve ter, pelo menos, as seguintes características: 7 Estar alinhada aos objetivos estratégicos da empresa; Ser de fácil cálculo e compreensão por todos os colaboradores; Fornecer rápido feedback para ações corretivas; Ser tecnicamente consistente, isto é, ordenar duas situações de forma inequívoca; Ser relevante; Ter propósito bem definido; Facilitar melhorias nos processos, e não somente os monitorar. Uma medida de métrica (ou indicadores) que está ficando cada vez mais usual em fábricas é o OEE (Overall Equipment Efficiency), principalmente as envolvidas em programas de manutenção produtiva total (MPT ou TPM). Figura 5 – Operação de fabricação digital Fonte: PopTika/Shutterstock.Essa métrica, segundo Laugeni e Martins (2015), é obtida a partir da avaliação das seis grandes perdas no equipamento, máquina ou linha de montagem: 1. Quebras; 2. Ajustes (setup); 3. Pequenas paradas/tempos ociosos; 4. Baixa velocidade; 5. Qualidade insatisfatória; 6. Perdas com startup. As perdas 1 e 2 definem o índice de disponibilidade (ID), sendo a equação: TO ID = -------- (2) TTD 8 Onde: TO: tempo de operação TTD: tempo total disponível TTD: (disponibilidade possível) – (parada programada) TO = TTD – (perda 1 + perda 2) As perdas 3 e 4 definem o índice de eficiência (IE), conforme a equação 3: TO – (perda 3 + perda 4) IE = ------------------------------------- (3) TO As perdas 5 e 6 definem o índice de qualidade (IQ), conforme a equação seguinte: Quantidade de itens produzidos – (perda 5 + perda 6) IQ = ------------------------------------------------------------------------- (4) Quantidade de itens produzidos As perdas 5 e 6 definem o índice de qualidade (IQ), conforme a equação a seguir: OEE = (ID) x (IE) x (IQ) (5) Exemplo: considere uma máquina de injeção de copos plásticos, com capacidade de produção, em regime normal, de 120 unidades/minuto. Médias históricas mostram que a máquina para 0,12 vez por dia de trabalho (não previsto). A partida dessa injetora de copos plásticos tem velocidades progressivas de 30 unidades/minuto, durante 50 minutos, até assumir a sua jornada normal. A jornada da empresa é de oito horas por dia. Determine o IE do equipamento (adaptado de Laugeni; Martins, 2015, p. 25). A produção diária do equipamento deveria ser de: (8 h/dia) x (60 min/h) x (120 unid./min) = 57.600 unidades Em razão do regime de partida, a produção será: (50 min) x (30 unid./min) + (430 min) x (120 unid./min) = 53.100 unidades Assim, sempre que a máquina entra em operação, no início da jornada ou após uma parada imprevista, há uma perda de 4.500 unidades (57.600 – 53.100). As perdas decorrentes da partida, no início do dia, são de 4.500 unid./dia, e as organizadas por pequenas paradas imprevistas, de 540 unid./dia (0,12 x 4.500). Considerando TO igual a oito horas, tem-se: 9 540 unid./dia Perda 3 = --------------------- → perda 3 = 4,5 min/dia. 120 unid./min 4.500 unid./dia Perda 4 = ---------------------- → perda 4 = 37,5 min/dia. 120 unid./min 480 – (4,5 + 37,5) IE = ------------------------------ → IE = 0,9125 ou 91,25%. 480 Resposta: após avaliação de desempenho pela métrica do OEE, o equipamento para pintura de potes de margarina tem capacidade produtiva efetiva de 91,25%. Outro fator de medição da eficiência produtiva é a utilização da avaliação do rendimento de processo pelo nível sigma. Considerando o modelo produtivo proposto na Figura 6, temos: Figura 6 – Modelo de rendimento produtivo no chão de fábrica Fonte: Adaptado de Laugeni; Martins, 2015. Foram introduzidas no processo “A” 100 peças para serem processadas. Entrada no processo 200 unidades (-) Refugadas logo da primeira vez 8 unidades (-) Retrabalhadas 16 unidades (=) Peças boas da primeira vez 176 unidades Processo “A” 200 16 176 12 8 4 Retrabalho Refugo Refugo no retrabalho Retrabalhada Bom da primeira vez (First Time Yield – FTY) 10 (+) Peças boas após retrabalho 12 unidades (=) Peças aproveitadas para o processo seguinte 188 unidades O total de peças refugadas foi de 12 (8 + 4) Até alguns anos, o rendimento do processo era calculado da seguinte forma: Output 188 Rendimento (Y) = ------------- → Rendimento (Y) = ------ → Y = 0,94 (94%) Input 200 Segundo Laugeni e Martins (2015, p. 27), conceitos recentes e exigentes, decorrentes da teoria denominada seis sigma, consideram como output somente peças boas da primeira vez, cuja nomenclatura usual é FTY (First Time Yield). Assim, a partir do exemplo anterior, temos: 176 Rendimento Seis Sigmas (Y) = ------ → Y = 0,88 (88%) 200 A partir do conceito boa da primeira vez, podemos afirmar que 12% das peças não atenderam a esse requisito. O conceito de nível sigma de um processo pode ser formulado conforme a Figura 7: Figura 7 – Diagrama de desvio-padrão Fonte: Iamnee/Shutterstock. 11 Considerando a área da curva normal padrão da Figura 7, correspondente a 0,88, e calculando o z correspondente, que pode ser realizado com o auxílio da planilha eletrônica Excel, pela função INV.NORMP, teremos: INV.NORMP(0,88) = 1,175 Isto é, o valor de z para a área de 0,88 é 1,175. O nível sigma do processo é, por definição, 1,175 + 1,5 = 2,68. Tem-se, assim uma métrica para avaliar o rendimento de um processo. Dizer que um processo tem nível seis sigma significa: z = 6 -1,5 → z = 4,5 Com o auxílio do Excel, pela função DIST.NORMP, podemos determinar a área normal padrão que corresponde a z = 4,5: INV.NORMP(4,5) = 0,9999966 Isso significa que, em um processo com qualidade nível igual a 6, serão produzidas (1 – 0,9999966) = 0,0000034 peças que não foram boas da primeira vez. Em outras palavras, 3,4 defeitos por milhão de oportunidades (DPMO). TEMA 4 – MAPEAMENTO DO FLUXO DE PROCESSO O mapa de processo, ou mapa processual, ou ainda mapa das atividades processuais (MAP), é um diagrama de fluxo que identifica as atividades que são executadas, descreve o fluxo de trabalho e a relação que existe entre elas, assim como as decisões e a direção do fluxo. O MAP é uma modificação do antigo gráfico de bolhas e do diagrama de fluxo de dados, também conhecido como DFD. Definição: trata-se de uma técnica gráfica usada para detalhar um fluxo de trabalho. Seu objetivo é oferecer um modelo de fluxo de atividade de trabalho e fluxo de processos de trabalho. O MAP apresenta informações necessárias para que se compreenda uma operação em seu processo, completando tanto a representação gráfica como as informações detalhadas que lhe são associadas. Símbolos: o MAP é construído empregando-se uma série de símbolos padronizados, que são encontrados na maioria dos gabaritos de desenhos e em grande parte das ferramentas de desenho automatizados. 12 Figura 8 – Exemplo de organograma Fonte: debra hughes/Shutterstock. Confecção: a elaboração do MAP se fundamenta em uma série de entrevistas, que são iniciadas pela gerência ou coordenação do processo que se pretende descrever. A seguir são feitas entrevistas com o pessoal operacional, ou seja, com quem efetivamente executa o trabalho. Os gerentes ou coordenadores oferecem as informações referentes ao primeiro escalão hierárquico, eventualmente podendo chegar com seus comentários até o segundo. Todas as demais entrevistas servirão para desdobrar esses níveis de detalhes cada vez maiores. Confeccionando o MAP, devemos numerar os círculos em ordem crescente. No primeiro nível, apenas um número o identificará. No segundo nível, vamos inserir um ponto após o primeiro dígito e acrescentar outro número, também em ordem crescente. Assim, o primeiro nível é numerado sequencialmente (1, 2, 3 etc.), e o segundo, desdobrado do primeiro (1.1, 1.2, 1.3 etc.). A numeração será na mesma ordem da leitura, de cima para baixo e da esquerda para a direita. Para a sua confecção, devem ser observadas as seguintes regras básicas: o Cada MAP deve ser iniciado com uma breve descrição de atividade que completa. Essa descrição deve explicar onde o MAP se insere e sua relação com outros; https://www.shutterstock.com/pt/g/debrahughes 13o Em cada MAP deve constar aquele que lhe deu origem, se for o caso; a data em que foi criado; o número da versão; a identificação de quem fez a mudança; quem a autorizou; a data em que a mudança foi efetuada; o Em cada um deve aparecer a remissão clara à unidade organizacional que lhe deu origem; o Deve ser desdobrada até que todas as funções organizacionais que contempla tenham sido individualmente identificadas; o Cada círculo de ação deve ter um nome de identificação e seu respectivo número que identifique o nível e a ordem; o Cada círculo deve ser precedido de um indicador (um documento, por exemplo) e apresentar um ponto, pelo menos, de saída (um documento transferindo, por exemplo); o O MAP deve iniciar e terminar com símbolos correspondentes de início e fim; o Todas as decisões devem ser claras, identificadas e descritas; o Todas as decisões devem ter dois pontos de saída: um identifica a resposta positiva, e o outro, a negativa. Cada saída deve ter uma sequência claramente descrita; o Todas as informações e comentários suplementares relacionados com o círculo de ação deve conter a remissão clara com o nome e o número do círculo; o Cada círculo de ação contém informações que descrevem quem, o que, como e por quê; o As informações adicionais necessárias para esclarecer um círculo de ação devem possuir a referência cruzada com o círculo que representam; o Cada conector de linhas descreve todos os documentos envolvidos no fluxo. Um pacote de documentos, todos iguais, pode ser representado apenas por seu respectivo nome; o Cada conector de saída da página deve ter outro conector de entrada de página que o receba. Comentários adicionais: a experiência nos mostra que o MAP pode conduzir a exageros nocivos. Conhecemos casos em que o projeto de reengenharia perdeu seu foco principalmente porque os responsáveis se 14 dedicaram à construção de mapas de tudo que estava ao redor dos analistas pelo simples prazer de descrever o mapa, cometendo o erro de não se decidirem a atacar o problema ou obterem e apresentarem resultados. É uma característica do MAP quando utilizado por profissionais iniciantes, amadores ou sem experiência na ferramenta, que podem transformá-lo em uma armadilha e impedir a reengenharia de avançar com êxito. Aqui, também devemos ter a preocupação com a qualidade, inclusive quando estamos elaborando os documentos que lhe darão suporte; Exemplo ilustrativo Fonte: vitasunny/Shutterstock. TEMA 5 – CRONOANÁLISE O percursor do estudo do tempo produtivo foi Frederick W. Taylor, com o objetivo de padronizar o trabalho e determinar os tempos-padrão de operação. Segundo Costa Junior (2008, p. 73), a racionalização do trabalho pode ser defendida em três pontos principais: A. O desconhecimento dos processos produtivos. B. Para atividades otimizadas, o aperfeiçoamento das operações. C. O planejamento e o controle dos processos. A cronometragem é um dos métodos mais empregados na indústria para medir o trabalho, com o objetivo de avaliar a eficiência individual. Essa metodologia continua a ser muito utilizada para estabelecer padrões à produção https://www.shutterstock.com/pt/g/vitasunny 15 e aos custos industriais (Laugeni; Martins, 2015, p. 87). Para Costa Junior (2008) os passos para a determinação dos tempos-padrão são: A. Conhecer e compreender a operação a ser estudada. B. Dividir as tarefas em elementos. C. Determinar a dimensão da amostra. D. Registrar os tempos. E. Nivelar os tempos. F. Determinar o tempo médio (Tm). G. Determinar o ritmo de trabalho (R). H. Determinar o tempo-base (Tb). I. Determinar as concessões (Cs). J. Determinar o tempo de ciclo com considerações (TC). K. Determinar o número de peças/hora (Np/h). Medidas de tempos-padrão de produção, segundo Laugeni e Martins (2015, p. 87), são dados importantes para: Estabelecer padrões para os programas de redução, a fim de permitir o planejamento da fábrica com eficácia, os recursos disponíveis e, também, avaliar a performance de fabricação em relação ao padrão existente; Fornecer os dados para a determinação dos custos-padrão, visando ao levantamento de custos de fabricação, definição de orçamentos (ou budgets) e estimativa do custo de um produto novo; Prover fundamentos para o estudo de balanceamento de estruturas de produção, comparar roteiros de fabricação e analisar o planejamento de capacidade. A seguir, os equipamentos mais usados para o estudo de tempo (Laugeni; Martins, 2015, p. 88): Cronômetro de hora centesimal: é o mais utilizado, sua volta inteira do ponteiro maior corresponde a 1/100 de hora, ou 36 segundos. Podem, contudo, ser adotados outros tipos, inclusive cronômetro comum; 16 Fonte: TrifonenkoIvan/Shutterstock. Filmadora: equipamento auxiliar que apresenta a vantagem de registrar fielmente todos os diversos movimentos executados pelo operador, auxiliando o analista de trabalho a verificar se o método foi integralmente respeitado pelo operador e se a velocidade com a operação foi realizada; Fonte: nampix/Shutterstock. Folha de observações: para que os tempos e as demais informações relativas à operação cronometrada sejam adequadamente registradas; Fonte: smx12/Shutterstock. https://www.shutterstock.com/pt/g/Misha+Shutkevych 17 Prancheta para observações: é necessária como apoio da folha de observações e do cronômetro. Fonte: sema srinouljan/Shutterstock. A cronometragem preliminar tem por objetivo obter os dados requeridos à determinação do número necessário de cronometragem e ciclos. Assim, determina-se o tempo médio (TM). O estudo deve avaliar: Fator de ritmo ou velocidade da operação; Tempo normal (TN); Tolerâncias para fadiga; Necessidades humanas. É recomendado dispor os dados obtidos em um gráfico de controle, a fim de verificar sua qualidade. Após isso, determina-se o tempo-padrão da operação. Figura 9 – Gráfico de controle Fonte: Dusit/Shutterstock. https://www.shutterstock.com/pt/g/sema+srinouljan https://www.shutterstock.com/pt/g/Dusit REFERÊNCIAS BALLESTERO-ALVAREZ, M. E. Gestão de qualidade, produção e operações. 3. ed. São Paulo: Atlas, 2019. CORRÊA, H. L.; CORRÊA, C. A. Administração de produção e operações: manufatura e serviços: uma abordagem estratégica. 4. ed. São Paulo: Atlas, 2017. COSTA JUNIOR, E. L. Gestão em processos produtivos. Curitiba: Ibpex, 2008. LAUGENI, F. P.; MARTINS, P. G. Administração da produção. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2015. MONDEN, Y. Sistema Toyota de produção: uma abordagem integrada ao just- in-time. Tradução de Ronald Saraiva de Menezes. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. OHNO, T. Toyota Production System. Cambridge: Productivity Press, 1987. PARANHOS FILHO, M. 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