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PROCESSOS INDUSTRIAIS Caderno de Estudos Prof. Enrico Di Raimo UNIASSELVI 2013 NEAD Educação a Distância GRUPO 620.11 R153p Raimo, Enrico di Processos industriais / Enrico di Raimo. Indaial : Uniasselvi, 2013. 345 p. : il ISBN 978-85-7830- 701-1 1. Processos industriais. 2. Engenharia de materiais. I. Centro Universitário Leonardo da Vinci. CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI Rodovia BR 470, Km 71, nº 1.040, Bairro Benedito 89130-000 - INDAIAL/SC www.uniasselvi.com.br Copyright UNIASSELVI 2013 Elaboração: Prof. Enrico Di Raimo Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci - UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. APRESENTAÇÃO Caro(a) acadêmico)a)! Produzir um material sobre os sistemas de produção não é tarefa fácil. É necessário traçar um percurso histórico para que possamos acompanhar o desenvolvimento humano, associando-o à própria evolução dos denominados sistemas industriais. Na medida em que compreendemos as formas como o homem, desde os primórdios da civilização, passou a ter conhecimentos acerca da obtenção e utilização de materiais, podemos ter uma ideia da forma como os sistemas, desde os mais elementares, chegando até o sistema industrial contemporâneo, foi delineando novas formas de organização e controle dos processos industriais. Ao tratar propriamente sobre a profissão de Engenheiro de Produção, dentre as diversas atividades relacionadas à sua atuação profissional, tais como: planejamento e controle da produção, garantia da qualidade, otimização de processos, vale destacar a necessidade do conhecimento no campo da Engenharia de Fabricação. Assim, neste aspecto, os processos de fabricação ou manufatura permitirão um conhecimento por parte do engenheiro a respeito da transformação da matéria-prima (forma, propriedades, estética) e da fabricação de produtos finais, o que está intimamente atrelado à própria dinâmica da empresa. No contexto da manufatura é essencial que o futuro engenheiro de produção tenha domínio da ciência e engenharia de materiais e dos processos de fabricação. Serão apresentadas algumas características dos principais materiais de engenharia dentro dos grupos dos metálicos, cerâmicos e polímeros, incluindo os materiais compósitos. Os processos de mudança de propriedades e proteção também serão inclusos, tais como tratamentos térmicos e tratamentos de superfícies e revestimentos. Antes do estudo específico dos principais processos industriais apresentamos as características dos sistemas de produção, sejam eles classificados como contínuos ou de fluxo em linha, intermitentes (produção em lotes ou por encomenda), e sistemas para grandes projetos sem repetição. Esta classificação, denominada tradicional, está baseada no fluxo do produto, enquanto que a classificação cruzada envolve além do fluxo de produto, a dimensão de atendimento ao consumidor com sistemas orientados para estoque e sistemas orientados para encomenda. Num sistema de produção, atividades estão envolvidas para a produção de bens e serviços utilizando-se de insumos, capital, equipamentos, tecnologias e mão de obra. De qualquer forma, o processo básico de criação ou conversão necessita de um subsistema de controle, envolvendo programações, padrões estabelecidos, aplicação de recursos eficazmente e orientação para a qualidade do produto ou serviço obtido. Numa unidade industrial outros setores estão inter-relacionados à produção para contribuir com o alcance dos objetivos da empresa. Estes setores incluem: marketing, engenharia de produto, logística, planejamento e controle da produção, finanças e contabilidade, iii recursos humanos etc. Um aspecto importante da organização industrial é o estudo do arranjo físico ou layout, isto é, a disposição dos equipamentos no espaço industrial para otimização da produção. Estes arranjos podem ser do tipo fixo, por processo, por produto ou celular. Os sistemas industriais evoluíram da produção primitiva, passando pela fase artesanal e atingindo a fase da maquino-fatura, consolidada através da Revolução Industrial e ampliando a produção massivamente. Entretanto, apesar do aumento de escala na produção, as soluções dos problemas de organização e controle da produção industrial só emergiram no início do século XX, através das postulações da administração científica de Taylor, Gilbreth, Faiol e outras contribuições tais como a linha de montagem de Ford. Os problemas da produção em massa só foram superados com o advento de um novo sistema, denominado sistema de produção flexível, ou sistema Toyota de produção, que usa automação em processos, operários polivalentes entre outras características. As operações industriais são desdobradas basicamente em operações de processamento e operações de montagem. Neste caderno interessam-nos os aspectos das operações de processamento, genericamente divididas em operações de moldagem (processos de solidificação, processamento de partículas, processos de conformação, remoção de material), melhoria da propriedade (tratamentos térmicos), processamento da superfície (revestimento e deposição). No tocante aos aspectos gerenciais, abordamos o estudo de layout e fluxograma de produção. Ainda, pensando em termos de gerência e controle, abordamos os aspectos vinculados ao gerenciamento ambiental da produção, com preocupações ligadas à prevenção e controle da poluição e gestão de resíduos industriais dentro da ótica da análise de ciclo de vida do produto. Os processos industriais de fabricação mecânica são estudados nas classes dos processos metalúrgicos e processos mecânicos. Dentre os processos metalúrgicos, destacam- se os processos primários de produção de peças, tais como fundição, os processos de produção de peças por deformação plástica, denominados de conformação plástica. Tais processos podem ser: laminação, extrusão, trefilação, estampagem, forjamento etc. e os processos de soldagem para união de peças. Os processos mecânicos são analisados em termos da usinagem (processo com separação de material) e usinagem não convencional, e a metalurgia do pó. Na usinagem tradicional, envolvendo operações de torneamento, fresamento, furação, aplainamento, entre outras, apresentamos aspectos relacionados à mecânica do corte, geometria da ferramenta de corte, materiais de ferramenta, formação de cavaco, desgaste de ferramenta, fluidos de corte, máquinas-ferramenta, ferramentas abrasivas etc. Destacamos também alguns aspectos da moldagem de peças plásticas e a fabricação de materiais compósitos modernos. Além das características dos processos industriais de produção de peças, da preocupação com os problemas ambientais gerados pela produção, dos aspectos gerenciais de processo, layout e fluxograma, introduzimos o leitor na questão de modelagem e controle de processos. A modelagem de sistemas é utilizada como ferramenta para a resolução de problemas de engenharia e envolve frequentemente a simulação para a sua validação. Prof. Enrico Di Raimo iv v UNI Oi!! Eu sou o UNI, você já me conhece das outras disciplinas. Estarei com você ao longo deste caderno. Acompanharei os seus estudos e, sempre que precisar, farei algumas observações. Desejo a você excelentes estudos! UNI vi SUMÁRIO UNIDADE 1: ELEMENTOS DE PROCESSOS INDUSTRIAIS .......................................... 1 TÓPICO 1: SISTEMAS INDUSTRIAIS ............................................................................ 3 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 3 1.1 EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS INDUSTRIAIS DEPRODUÇÃO ................................. 3 1.1.1 Modelos de Administração da Produção .................................................................. 6 1.1.2 A 3ª Revolução Industrial – O Toyotismo .................................................................. 8 1.1.3 Características do Toyotismo ................................................................................... 9 1.1.4 As Três Fases da Revolução Industrial .................................................................. 10 1.1.5 A Indústria Contemporânea ..................................................................................... 11 1.2 SISTEMAS DE PRODUÇÃO ...................................................................................... 11 1.3 CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO ................................................. 18 1.3.1 Classificação Tradicional ........................................................................................ 21 1.3.2 Classificação Cruzada de Schroeder ..................................................................... 21 1.3.3 Classificação Baseada na Teoria de Sistemas ....................................................... 22 1.4 INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS .................................................................................. 24 1.4.1 O Projeto de Fábrica .............................................................................................. 24 1.4.2 Unidades típicas de uma fábrica ............................................................................ 27 LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................... 28 RESUMO DO TÓPICO 1 ................................................................................................. 32 AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 34 TÓPICO 2: OPERAÇÕES DE PRODUÇÃO ................................................................... 35 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 35 2 DEFINIÇÕES DE PROCESSOS .................................................................................. 35 2.1 PROCESSOS NA VISÃO DA GESTÃO .................................................................... 35 2.2 OPERAÇÕES DE PRODUÇÃO E A CLASSIFICAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS ............................................................................................................ 39 2.2.1 A Produção ............................................................................................................. 39 2.2.2 Processamento Químico Industrial ......................................................................... 43 2.2.2.1 Classificação das Operações Unitárias ............................................................... 44 2.2.3 Operações de Produção em Manufatura ............................................................... 46 2.2.3.1 Operações de Processamento ............................................................................ 48 2.2.3.2 Operações de Montagem .................................................................................... 50 LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................... 52 RESUMO DO TÓPICO 2 ................................................................................................. 62 AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 63 TÓPICO 3: MATERIAIS DE ENGENHARIA ................................................................... 65 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 65 2 CONCEITOS GERAIS ................................................................................................. 65 vii viii 3 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS ........................................................................... 67 3.1 MATERIAIS METÁLICOS .......................................................................................... 68 3.1.1 Metálicos Ferrosos ................................................................................................. 70 3.1.1.1 Aços e Ferros Fundidos ....................................................................................... 70 3.1.2 Metais Não-Ferrosos .............................................................................................. 73 3.1.3 Ligas Metálicas ....................................................................................................... 75 3.1.4 Principais Propriedades Mecânicas dos Metais ..................................................... 75 3.2 MATERIAIS NÃO-METÁLICOS ................................................................................. 76 3.2.1 Polímeros ............................................................................................................... 76 3.2.1.1 Outros Constituintes das Peças de Plástico ........................................................ 79 3.2.3 Materiais Cerâmicos ............................................................................................... 79 3.2.4 Materiais Compósitos ............................................................................................. 80 3.2.5 Sistemas De Matrizes ............................................................................................. 84 3.2.6 Reforços Fibrosos .................................................................................................. 85 3.2.7 Interface Fibra/Matriz .............................................................................................. 86 3.2.8 Outros Tipos de Materiais ....................................................................................... 87 RESUMO DO TÓPICO 3 ................................................................................................. 88 AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 89 AVALIAÇÃO .................................................................................................................... 90 UNIDADE 2: DESCRIÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS ........................................ 91 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS INDUSTRIAIS ..................................... 93 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 93 RESUMO DO TÓPICO 1 ............................................................................................... 100 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 101 TÓPICO 2: FUNDIÇÃO ................................................................................................. 103 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 103 1.2 SIDERURGIA .......................................................................................................... 105 1.3 MÉTODOS DE FUNDIÇÃO ...................................................................................... 110 2 CONFORMAÇÃO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA ................................................ 113 2.1 FORJAMENTO ......................................................................................................... 118 2.1.1 Operações de forjamento ...................................................................................... 118 2.2 EXTRUSÃO ............................................................................................................. 120 2.2.1 Tipos de processos ...............................................................................................121 2.3 LAMINAÇÃO ........................................................................................................... 124 2.4 REPUXAMENTO ..................................................................................................... 127 2.5 TREFILAÇÃO .......................................................................................................... 128 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 128 2.6 ESTAMPAGEM ........................................................................................................ 131 2.6.1 Processos de estampagem .................................................................................. 134 2.6.2 Métodos de expansão .......................................................................................... 134 2.7 DOBRAMENTO ....................................................................................................... 135 ix 2.8 CORTE .................................................................................................................... 136 2.9 OUTROS PROCESSOS ......................................................................................... 137 3 SOLDAGEM ............................................................................................................... 139 3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM ........................................ 139 RESUMO DO TÓPICO 2 ............................................................................................... 144 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 148 TÓPICO 3: PROCESSOS MECÂNICOS DE FABRICAÇÃO ....................................... 153 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 153 1.1 USINAGEM DOS MATERIAIS E CONCEITOS GERAIS ........................................ 154 1.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM ......................................... 155 1.2.1 Classificação quanto ao processo de remoção do material ................................. 155 1.2.2 Classificação quanto à geometria da ferramenta ................................................. 155 1.2.3 Classificação quanto à finalidade da operação de corte ...................................... 156 1.3 DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS PROCESSOS DE USINAGEM ........................... 157 1.3.1 Processos de usinagem com ferramentas de geometria definida ....................... 157 LEITURA COMPLEMENTAR 1 ..................................................................................... 158 1.3.2 Processos de usinagem com ferramentas de geometria não definida ................ 163 1.3.2.1 Retificação ......................................................................................................... 164 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..................................................................................... 166 LEITURA COMPLEMENTAR 3 ..................................................................................... 169 1.4 MATERIAL DA FERRAMENTA DE CORTE ............................................................ 173 1.4.1 Materiais e ferramentas abrasivas ....................................................................... 181 1.4.2 Geometria da ferramenta ..................................................................................... 184 1.4.2.1 Superfícies, arestas e pontas da cunha cortante .............................................. 185 1.4.2.2 Sistema de referência e planos ......................................................................... 187 1.4.2.3 Ângulos da ferramenta ...................................................................................... 189 1.4.2.4 Ângulos da broca ............................................................................................... 190 1.4.3 Mecânica do corte ................................................................................................ 192 1.4.4 Meio lubrirrefrigerante e temperatura na região de corte ..................................... 198 LEITURA COMPLEMENTAR 4 ..................................................................................... 199 1.4.5 Máquina-ferramenta ............................................................................................. 205 1.4.6 Tipos e formas de cavaco ...................................................................................... 211 1.4.7 Falhas na ferramenta de corte ............................................................................. 214 1.4.8 Ensaios de usinabilidade ...................................................................................... 217 2 METALURGIA DO PÓ ............................................................................................... 219 2.1 PROCESSOS E OPERAÇÕES ............................................................................... 220 2.2 APLICAÇÕES E PRODUTOS DA METALURGIA DO PÓ ....................................... 223 2.3 LIMITAÇÕES AO USO DA METALURGIA DO PÓ .................................................. 225 RESUMO DO TÓPICO 3 ............................................................................................... 226 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 229 TÓPICO 4: TRATAMENTOS TÉRMICOS E DE SUPERFÍCIES DOS METAIS ........... 233 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 233 x 2 PRINCIPAIS OBJETIVOS DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS ................................. 234 3 TIPOS DE TRATAMENTOS TÉRMICOS ................................................................... 235 3.1 RECOZIMENTO ...................................................................................................... 236 3.2 NORMALIZAÇÃO .................................................................................................... 236 3.3 TÊMPERA ............................................................................................................... 237 3.4 REVENIMENTO ...................................................................................................... 237 4 TRAMENTOS TERMOQUÍMICOS ............................................................................. 238 5 REVESTIMENTOS DOS METAIS .............................................................................. 240 5.1 INTRODUÇÃO À CORROSÃO DOS METAIS ........................................................ 240 5.1.1 Tipos de corrosão ................................................................................................. 241 5.1.2 Fatores de influência na corrosão ........................................................................ 242 5.2 PROTEÇÃO DOS METAIS POR REVESTIMENTOS METÁLICOS E NÃO METÁLICOS ................................................................................................ 243 5.2.1 Revestimentos metálicos ...................................................................................... 243 5.2.2 Proteção dos metais por revestimentos não metálicos ........................................ 244 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 246 RESUMO DO TÓPICO 4 ............................................................................................... 249 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 251 AVALIAÇÃO .................................................................................................................. 254 UNIDADE 3: GESTÃO E CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS ...................255 TÓPICO 1: LAYOUT E FLUXOGRAMA ....................................................................... 257 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 257 2 LAYOUT ..................................................................................................................... 257 2.1 LAYOUT E OS SISTEMAS DE PRODUÇÃO .......................................................... 258 2.2 PRINCÍPIOS DO LAYOUT ...................................................................................... 259 2.3 TIPOS CLÁSSICOS DE LAYOUT ........................................................................... 261 2.3.1 Arranjo posicional ou por posição fixa .................................................................. 262 2.3.2 Arranjo funcional departamental ou por processo ................................................ 263 2.3.3 Arranjo linear ou por produto ................................................................................ 264 2.3.4 Arranjo físico celular ............................................................................................. 266 2.4 ANÁLISE COMPARATIVA DOS DIVERSOS TIPOS DE “LAYOUT” ........................ 267 3 REPRESENTAÇÕES DE FLUXO DE PROCESSO .................................................. 268 3.1 FLUXOGRAMA DO PROCESSO ............................................................................ 268 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 270 3.1.1 Fluxograma de setores ......................................................................................... 278 3.1.2 Fluxograma cronológico ....................................................................................... 278 3.2 MAPOFLUXOGRAMA ............................................................................................. 279 RESUMO DO TÓPICO 1 ............................................................................................... 281 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 283 TÓPICO 2: PREVENÇÂO E CONTROLE DE POLUIÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS ............................................................................................. 285 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 285 2 ALGUNS CONCEITOS AMBIENTAIS ....................................................................... 287 3 IMPACTOS AMBIENTAIS .......................................................................................... 289 3.1 HISTÓRICO ............................................................................................................. 291 3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS IMPACTOS AMBIENTAIS ................................................. 292 3.2.1 Classificação espacial dos impactos .................................................................... 292 3.2.2 Classificação temporal dos impactos ................................................................... 293 3.2.3 Classificação dos impactos ambientais pelo tipo de risco .................................... 294 3.3 LICENCIAMENTO AMBIENTAL .............................................................................. 295 4 METODOLOGIAS DE GESTÃO AMBIENTAL .......................................................... 296 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 297 4.1 ENFOQUES PREVENTIVOS .................................................................................. 299 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..................................................................................... 301 4.2 ANÁLISE DO CICLO DE VIDA (ACV) DO PRODUTO E PROCESSO ................... 303 5 PROCESSOS INDUSTRIAIS, RESÍDUOS E CONTROLE DA POLUIÇÃO ............. 305 LEITURA COMPLEMENTAR 3 ..................................................................................... 306 5.1 GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS ............................................... 308 5.1.1 Resíduos sólidos industriais ................................................................................. 310 5.1.1.1 Classificação ...................................................................................................... 311 5.1.1.2 Tratamento de resíduos sólidos ......................................................................... 311 LEITURA COMPLEMENTAR 4 ..................................................................................... 314 5.1.2 Controle de poluentes atmosféricos ..................................................................... 317 5.1.3. Fontes de poluição atmosférica ........................................................................... 317 5.1.3.1 Padrões de qualidade do ar .............................................................................. 318 5.1.3.2 Medidas de controle da poluição atmosférica ................................................... 319 5.2 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL ................................................................................... 320 5.3 CONTROLE DA POLUIÇÃO SONORA ................................................................... 322 RESUMO DO TÓPICO 2 ............................................................................................... 323 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 326 TÓPICO 3: ANÁLISE DE PROBLEMAS EM PROCESSOS INDUSTRIAIS ................ 327 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 327 2 SISTEMA DINÂMICO ................................................................................................ 328 3 MODELOS E CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS ...................................................... 332 3.1 MODELOS ............................................................................................................... 332 3.2 CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS ATRAVÉS DOS MODELOS .............................. 333 RESUMO DO TÓPICO 3 ............................................................................................... 337 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 339 AVALIAÇÃO .................................................................................................................. 340 REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 341 xi xii UNIDADE 1 ELEMENTOS DE PROCESSOS INDUSTRIAIS ObjETIvOS DE APRENDIzAgEM Nesta unidade vamos: entender a definição de sistema de produção, sua evolução e suas características; compreender as formas de classificação de sistemas de produção; verificar as unidades típicas e áreas funcionais de uma fábrica; verificar as características das operações de produção; verificar a classificação dos processos de produção; entender a importância dos principais materiais utilizados em engenharia. TÓPICO 1 – SISTEMAS INDUSTRIAIS TÓPICO 2 – OPERAÇÕES DE PRODUÇÃO TÓPICO 3 – MATERIAIS DE ENGENHARIA PLANO DE ESTUDOS Esta primeira unidade será dividida em três tópicos. No final de cada um deles, você encontrará atividades que contribuirão para sua reflexão e análise dos estudos já realizados. SISTEMAS INDUSTRIAIS 1 INTRODUÇÃO TÓPICO 1 A história do homem tem forte ligação com a sua habilidade de trabalhar com os materiais, começando com a Idade da Pedra e passando pelas eras do cobre e bronze, a Idade do Ferro, e recentemente a idade do Aço. Além do domíniodos materiais de fabricação, houve o desenvolvimento contínuo de ferramentas, máquinas, tecnologias, processos e conhecimentos no histórico da produção capitalista. A evolução dos sistemas de produção abrange desde a etapa de produção primitiva, passando pela produção artesanal, as transformações decorrentes da Revolução Industrial no século XVIII, as implicações da administração científica, do fordismo, da produção flexível (toyotismo), dos desdobramentos da automação e inovações tecnológicas do século XXI. UNIDADE 1 1.1 EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO Na etapa de produção primitiva, o solo é a condição natural de produção. Neste caso, as características do sistema produtivo evidenciam-se por: • Divisão do trabalho similar a divisão familiar; • União das pessoas com geração das comunidades; • Escambo – a troca da produção excedente; • A troca da força de trabalho por mercadoria. Com a formação de excedentes de produção dos produtores houve a profissionalização da troca: o surgimento das feiras livres. Com as sobras de uns, contra as faltas de outros, houve a necessidade de intercâmbio de mercadorias, a princípio intergrupos, sem a exigência de um lugar, onde a busca de se conseguir as mercadorias que necessitam é mais intensa. A consolidação das feiras, embora haja relatos bíblicos de sua ocorrência na época de Jesus Cristo, ocorre na Idade Média, segundo Maior (1978, p. 190), que escreve: UNIDADE 1TÓPICO 14 as influências das atividades comerciais de Bizâncio foram vis não somente para a Idade Média, mas até para a Idade Moderna, pois o renovado contacto comercial com o Oriente foi uma das causas principais do aparecimento de muitas cidades do Ocidente europeu e a concorrência comercial estimulou os descobrimentos e a expansão da civilização européia no século XVI. No período medieval o sistema econômico estava baseado no feudalismo que, além do intercâmbio de produtos pelas feiras livres já mencionadas, envolve o trabalho dos artesões. Com o desenvolvimento do trabalho artesanal há o desenvolvimento de ofícios com a consequente reunião de artesões e mestre de ofícios em fábricas. O desenvolvimento econômico das sociedades, a propagação de novas ideias através do iluminismo, a centralização política através do absolutismo e posteriores revoluções liberais (tais como a Francesa e a Americana) e incremento do comércio, ocasionam o surgimento da classe dos burgueses e de profundas transformações nos sistemas produtivos. Alguns pensadores no período também influenciaram na adoção de novas medidas econômicas, podendo destacar entre lados antagônicos, Adam Smith com a sua defesa do Mercado Livre e Karl Marx com o seu entendimento sobre o modo de produção baseado no Capital e do conceito de Mais-valia (acumulação primitiva). A Revolução Industrial, com sua primeira fase ocorrendo entre 1760 e 1850, provoca profundas transformações no modo de produção vigente até então. A primeira Revolução Industrial, liderada pela Inglaterra no século XVIII, provoca, entre outros, a substituição do trabalho artesanal pela maquinofatura, o acúmulo de capital, grandes invenções, intensificando o uso das matérias primas baseadas no ferro, carvão e algodão. Com o desenvolvimento da energia do vapor, do tear mecânico, do descaroçador de algodão, as indústrias têxteis e máquinas de ferro se destacam neste período. FIGURA 1 – OS PRIMÓRDIOS DA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL FONTE: Disponível em: <http://senioreagles.wikispaces.com/Industrial+Revolution+Invent ion+Project>. Acesso em: 5 mar. 2013. UNIDADE 1 TÓPICO 1 5 NO TA! � A revolução industrial provocou uma intensificação do trabalho através da extensão da duração da jornada de trabalho mantendo o salário (mais-valia absoluta). A ampliação da produtividade física do trabalho ocorre pela via da mecanização (a chamada mais-valia relativa). DIC AS! Um bom filme para perceber as implicações da revolução industrial no sistema de produção e no trabalho é “Tempos Modernos” de Charles Chaplin. FONTE: Disponível em: <http://www.google.com.br/search?q=revolução+in dustrial&hl=ptBR&prmd=imvnsb&tbm=isch&tbo=u&source=univ&s a=X&ei=0DSFUIqZOYk8QSYsIG4Ag&ved=0CCkQsAQ&biw=102 4&bih=627>. Acesso em: 04 out. 2012. A 2a Revolução Industrial, compreendendo o período de 1850 a 1980, apresenta como características: • Difusão dos princípios de industrialização em diversos países: França, Alemanha, Itália, Bélgica, Estados Unidos e Japão. • Valorização das ciências Física e Química. • Destaque para a eletricidade e a química, resultando em novos tipos de motores (elétricos e à explosão), no aparecimento de novos produtos químicos e na substituição do ferro pelo aço no processo Bessemer. • Surgimento das grandes empresas (Ford e GM) do telégrafo sem fio, do rádio, da televisão e dos modelos de administração da produção. A Revolução Industrial trouxe uma produção acelerada, porém faltava organização e método. Surgem então novos modelos de administração da produção. UNIDADE 1TÓPICO 16 1.1.1 Modelos de Administração da Produção • Taylorismo (Frederick Taylor 1856-1915) • Fordismo (Henry Ford 1863-1947) • Toyotismo (Taiichi Ohno – 1950) O engenheiro americano Frederick Winston Taylor entra para história ao apresentar uma abordagem científica da produção em substituição ao empirismo e experimentalismo, de forma a sistematizar a produção para aumentar a produtividade, reduzindo assim o tempo e os gastos desnecessários no interior do processo produtivo. Os conceitos relacionados à organização racional do trabalho envolvem: • preocupação especial com os tempos e movimentos que cada operário utiliza na execução de suas tarefas; • economia de movimentos com o estímulo para que o trabalhador execute sua tarefa no menor tempo possível; • a recompensa (remuneração e/ou status) é utilizada para estimular a competitividade e influenciar a produtividade; • Análise dos movimentos do corpo, uma palavra importante que está presente na teoria de Taylor é a disciplina; • Adequação de instrumentos, utensílios, máquinas e ferramentas para diminuir esforço e movimentos desnecessários; • Desenvolvimento um ambiente mais adequado. Os críticos dos trabalhos de Taylor apresentam como problema decorrente de sua abordagem, a perda da autonomia e da criatividade intensificando o trabalho alienado. O engenheiro francês Henry Faiol, outro expoente da chamada abordagem científica da produção, que envolve também os trabalhos do casal Gilbreth, apresenta formulações administrativas de divisão do trabalho, disciplina, unidade de comando, ordem, remuneração e hierarquia. Partindo dos estudos de Taylor, Henry Ford (1863 -1947), proprietário das indústrias Ford Motor Company, desenvolveu seu procedimento industrial baseado na linha de montagem, um dos aspectos do denominado Fordismo, para gerar uma grande produção que deveria ser consumida em massa. FONTE: Adaptado de: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria>. Acesso em: 5 mar. 2013. O Fordismo, como sistema de produção, apresenta como características: UNIDADE 1 TÓPICO 1 7 • Máquinas alinhadas e ritmo acelerado; • A sequência lógica das máquinas na linha de montagem; • Representaram uma economia de tempo e espaço, revolucionando o ambiente de trabalho; • Fabrica somente um produto; • Controle total do processo industrial; • Linha de produção; • Especialização do trabalho; • Produção em série e em massa. O Fordismo é um método de produção que permitiu a empresa Ford produzir mais de 2 milhões de carros, durante a década de 1920. O veículo pioneiro de Ford no processo de produção fordista foi o mítico Modelo T, mais conhecido no Brasil como "Ford Bigode". O processo de produção desenvolvido por Ford influenciou rapidamente o mundo industrializado,e foi importante para a consolidação da supremacia do EUA no século XX. Entretanto, a produção em massa gerou excedentes e altos estoques de produtos que não eram consumidos, pois os salários e renda dos trabalhadores não acompanharam o crescimento da produtividade industrial. Isto culminou com a chamada crise de 1929 e a depressão da economia americana, que encontrou recuperação somente com o início da Segunda Guerra Mundial e implantação de medidas econômicas de estímulo denominadas “Keynesianas”. Neste período de crise de superprodução houve quem defendesse a ideia de um Exército de Reserva para justificar o alto desemprego, pois “certa quantidade de desempregados é imprescindível para que o capitalismo funcione satisfatoriamente” (SANDRONI, 1982, p. 85). FIGURA 2 – LINHA DE MONTAGEM FONTE: Disponível em: <http://vestibularkercluker.blogspot.com.br/2012/08/ fordismo.html>. Acesso em: 5 mar. 2013. UNIDADE 1TÓPICO 18 NO TA! � A inspiração de Ford para a implementação da linha de montagem de automóveis na verdade veio de uma observação de “linha de desmontagem”: um abatedouro de aves. 1.1.2 A 3ª Revolução Industrial – O Toyotismo O Japão ainda lutava para se recuperar das consequências devastadoras da Segunda Guerra quando se tornou o berço da produção flexível. Em grande medida sob influência das ideias de Taiichi Ohno surge na fábrica da Toyota, que nos anos 40 estava à beira da falência. O processo de produção originou-se na automação industrial com paradas em situação anormal adaptadas do tear automático. O Toyotismo, assim denominado e gerador da 3ª Revolução Industrial é caracterizado por trabalhadores multifuncionais e um sistema produtivo flexível. A sustentação do sistema, que alavancou a Toyota e adquiriu projeção mundial principalmente a partir da década de 70, é a absoluta eliminação do desperdício e os dois pilares necessários são o Just-in-time e a Automação. UNI “O ato de produzir é o princípio de economia”. Taiichi Ohno Os antecedentes históricos do Toyotismo são: • Período Pós Segunda Guerra; • Matéria-prima escassa; • Mão de obra não especializada; • Guerra da Coréia; • Crise do Petróleo. Diferente dos EUA, o Japão enfrentava a escassez de mão-de-obra e matéria-prima. Assim, a conjuntura histórica determinou, dentre outras coisas: • Lógica de estoque mínimo de matéria-prima e produtos; • Um funcionário deveria estar habilitado para muitas funções (multifuncionalismo); UNIDADE 1 TÓPICO 1 9 • Desperdício zero; • Flexibilização das relações de trabalho (terceirização, subcontratações etc.). 1.1.3 Características do Toyotismo • Os operários interrompem a produção a qualquer momento para consertar falhas; • A maioria das peças é feita por outras companhias, os fornecedores; • O estoque é mínimo. Os fornecedores entregam as peças quando a companhia solicita; • O operário-modelo é aquele que identifica problemas e propõe soluções; • O funcionário deve se preocupar com a aplicação que o produto terá depois de vendido; • A empresa deve planejar a produção de modo a atender aos desejos de seus clientes; • Trabalho em equipes; • Mão de obra mais qualificada; • Operários controlam a qualidade; • Just in time; • Jidoka; • Multifuncionalização dos funcionários; • Controle da Qualidade Total; • Kanban. NO TA! � Just in Time = Produzir o necessário, com o necessário no tempo necessário. NO TA! � Kaizen (‘kai’ significa, em japonês, mudança e ‘zen’ para melhor) é uma palavra de origem japonesa com o significado de melhoria contínua, gradual, na vida em geral (pessoal, familiar, social e no trabalho). FONTE: Disponível em: <http://kaizen-utad.wikispaces.com/Kai-zen+Ke- isso>. Acesso em: 14 mar. 2013. UNIDADE 1TÓPICO 110 NO TA! � Kanban é uma palavra japonesa que significa literalmente registro ou placa visível. Em administração da produção significa um cartão de sinalização que controla os fluxos de produção em uma indústria. O cartão pode ser substituído por outro sistema de sinalização, como luzes, caixas vazias e até locais vazios demarcados. Coloca-se um Kanban em peças ou partes específicas de uma linha de produção, para indicar a entrega de uma determinada quantidade. Quando se esgotarem todas as peças, o mesmo aviso é levado ao seu ponto de partida, onde se converte num novo pedido para mais peças. Quando for recebido o cartão ou quando não há nenhuma peça na caixa ou no local definido, então deve-se movimentar, produzir ou solicitar a produção da peça. O Kanban permite agilizar a entrega e a produção de peças. Pode ser empregado em indústrias montadoras, desde que o nível de produção não oscile em demasia. Os Kanbans físicos (cartões ou caixas) transitam entre os locais de armazenagem e produção substituindo formulários e outras formas de solicitar peças, permitindo enfim que a produção se realize Just in time. FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/750-kanban>. Acesso em: 14 mar. 2013. 1.1.4 As Três Fases da Revolução Industrial QUADRO 1 – FASES DA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL PRIMEIRA SEGUNDA TERCEIRA Início 1780 1913 1975 País líder INGLATERRA EUA JAPÃO Carro-chefe Indústria têxtil (algodoeira). Indústria Automobilística. Indústria automobilística e eletroeletrônica. Tecnologia Máquina de fiar, tear mecânico, máquina a vapor, ferrovia. Eletricidade, eletromecânica, petróleo, motor a explosão, aço, petroquímica. Informática, telecomunicação, robótica, biotecnologia. FONTE: Oliveira (2004, p. 26) Algumas diferenças entre os sistemas de produção denominados Taylorismo, Fordismo e Toyotismo podem ser visualizadas sinteticamente no quadro a seguir. O Toyotismo apresenta de maneira geral maior robotização, menos mão de obra na fábrica, ocupação de menor espaço e possibilidade de alteração (flexível) da linha de montagem. UNIDADE 1 TÓPICO 1 11 QUADRO 2 – DIFERENÇAS ENTRE OS SISTEMAS DE PRODUÇÃO Modalidades Taylorismo Fordismo Toyotismo Formato da Produção Produção fabril Produção em série, linha de montagem, especialização, rigidez. Produção flexível, ilha de produção, “just in time”, qualidade total. Emprego Forte expansão principalmente na indústria. Forte expansão principalmente na grande indústria. Forte retração principalmente na indústria, trabalho parcial, precário, informal. Trabalho Semi-artesanal, qualificado, “poroso”, pesado, Insalubre. Especializado, pouco qualificado, Intenso, rotineiro, insalubre, hierarquizado, fragmentado. Polivalente, flexível, menos hierarquia, extremamente intenso, estressante, integrado em equipe. Contexto do Trabalho Quebra de máquinas, surgimento dos sindicatos. Reforço dos sindicatos, ampliação dos direitos trabalhistas (pisos salariais, jornada de trabalho de 8 horas, licença maternidade, etc.). Baixa mobilização, direitos trabalhistas ameaçados, dessindicalização, contexto de disputa entre trabalhadores formais, precarizados e desempregados. FONTE: Oliveira (2004, p. 32-33) 1.1.5 A Indústria Contemporânea Os sistemas industriais do século XVI apresentam como características e/ou tendências: • Aumento das plantas industriais; • Aumento da complexidade produtiva; • Robótica; • Reprodução da atividade humana; • Criação de sistemas especialistas. 1.2 SISTEMAS DE PRODUÇÃO “O sistema de produção ou a empresa propriamente dita é definida como o conjunto de atividades e operações inter-relacionadas envolvidas na produção de bens (caso de indústrias) UNIDADE 1TÓPICO 112 ou serviços” (MOREIRA, 2006, p. 8). Embora o sistema de produção seja uma entidade abstrata, podem-se distinguir neste alguns elementos constituintes fundamentais. São eles: os insumos,o processo de criação ou conversão, os produtos ou serviços e o subsistema de controle. O subsistema de controle é a designação genérica que se dá ao conjunto de atividades que visa assegurar que programações sejam cumpridas, que padrões sejam obedecidos, que os recursos estejam sendo usados de forma eficaz e que a qualidade desejada seja obtida. O sistema de controle, pois, promove a monitoração dos três elementos do sistema de produção. FONTE: Disponível em: <http://folgueral.com.br/anexo/tcc/Sistemas_de_Producao.pdf>. Acesso em: 5 mar. 2013. A função produção é central para a organização porque produz os bens e serviços que são a razão de sua existência, mas não é a única nem, necessariamente, a mais importante. Em termos de fronteiras e responsabilidades, a função produção poderia abarcar uma definição restrita, excluindo desta forma todas as atividades compartilhadas com quaisquer outras funções dentro de uma organização (compras, recursos humanos, desenvolvimento de produto entre outras). Em outro extremo, uma definição mais amplas da produção incluiria todas as atividades que possuíssem qualquer conexão com a produção de bens e serviços – na prática, todas as atividades, com exceção das de marketing/vendas e contabilidade/finanças. A figura a seguir ilustra a fronteira da função administração da produção decorrente das definições estreita e ampla. FIGURA 3 – FRONTEIRAS DA FUNÇÃO PRODUÇÃO: (a) DEFINIÇÃO ESTREIRA, (b) DEFINIÇÃO AMPLA FONTE: SLACK et al. (1999, p. 31) UNIDADE 1 TÓPICO 1 13 DIC AS! Qualquer operação produz bens ou serviços, ou um misto dos dois, e faz isso por um processo de transformação. Por transformação nos referimos ao uso de recursos para mudar o estado ou condição de algo para produzir outputs. FONTE: Disponível em: < https://docs.google.com/document/d/1pgJBZt NC4md19syPnqkBcqwc65xuNOXFJGpDDkQLxOk/preview?aut hkey=CMv99OgJ&pli=1>. Acesso em: 5 mar. 2013. Para descrever a natureza da produção, Slack et al. (1999, p. 36) exemplificam um modelo de transformação (conforme figura a seguir).mencionando que “a produção envolve um conjunto de recursos de input usado para transformar algo ou para ser transformado em outputs de bens e serviços”. Geralmente, os recursos transformados que a produção emprega são um composto de: • materiais; • informações; • consumidores. FIGURA 4 – MODELO DE SISTEMA DE PRODUÇÃO FONTE: Slack et al. (1999, p. 36) UNIDADE 1TÓPICO 114 As operações que processam materiais podem também transformar suas propriedades físicas (como forma, composição ou características). Isso ocorre com a maioria das operações de manufatura. Outras operações que processam materiais também mudam sua localização (empresas de entrega de encomendas, por exemplo). Algumas, como operações de varejo, também mudam a posse ou a propriedade dos materiais. Finalmente, algumas operações de processamento de materiais, principalmente, os estocam ou os acomodam, como um armazém. FONTE: Disponível em: <http://migre.me/dxNX9>. Acesso em: 5 mar. 2013. Os outputs e o propósito do processo de transformação são bens e serviços, geralmente vistos como diferentes. Neste caso, as características diferenciais entre bens e serviços se apresentam nos aspectos de tangibilidade, estocabilidade, transportabilidade, simultaneidade, contato com o consumidor e qualidade. Conforme Oliveira (2012), integradas ao sistema de produção, existem as medidas de performance (qualidade, custo, produtividade etc.) motivadas pelos resultados de bens e serviços e aplicadas como retroalimentação nos recursos de entrada e no processo de transformação em si. NO TA! � Os insumos são os recursos a serem transformados diretamente em produtos, como as matérias-primas, e mais os recursos que movem o sistema, como a mão-de-obra, o capital, as máquinas e equipamentos, as instalações, o conhecimento técnico dos processos etc. FONTE: Disponível em: < http://www.fpl.edu.br/2012/media/pdfs/03. graduacao/tcc/2012/tcc_ana_carolina_teixeira_de_souza_2012. pdf.>. Acesso em: 5 mar. 2013. Groover (2011, p. 4) define um sistema de produção como um conjunto de pessoas, equipamentos e procedimentos organizados para realizar as operações de produção de uma empresa (ou outra organização). De acordo com este autor, os sistemas de produção podem ser divididos em duas categorias ou níveis: 1. Instalações. As instalações do sistema de produção incluem a fábrica, os equipamentos instalados e a forma como estão organizados; 2. Sistemas de apoio à produção. É o conjunto de procedimentos utilizados pela empresa no gerenciamento da produção e na solução de problemas técnicos e logísticos encontrados UNIDADE 1 TÓPICO 1 15 na encomenda de materiais, na movimentação de trabalho pela fábrica e na garantia de que os produtos atenderão aos requisitos de qualidade. O projeto de produtos e determinadas funções de negócios estão incluídos nos sistemas de apoio à produção. O apoio à produção envolve um ciclo de atividades de processamento de informação, conforme ilustra a figura a seguir. As instalações do sistema de produção estão representadas no centro da figura. O ciclo de processamento da informação pode ser descrito por quatro funções: (1) funções de negócio; (2) projeto do produto; (3) planejamento da produção; (4) controle da produção. FIGURA 5 – CICLO DE PROCESSAMENTO DA INFORMAÇÃO EM UMA EMPRESA DE PRODUÇÃO TÍPICA FONTE: Groover (2011, p. 5) O sistema de produção não funciona no vazio, isoladamente. Ele sofre influências, de dentro e de fora da empresa, que podem afetar seu desempenho. Em outras palavras, ele sofre a influência de um ambiente externo e de um ambiente interno. No caso do ambiente interno, o sistema de produção encontra-se na esfera de influência das outras áreas funcionais da empresa (Marketing, Finanças, Recursos Humanos, etc.) e tem sobre elas um impacto. FONTE: Disponível em: <http://folgueral.com.br/anexo/tcc/Sistemas_de_Producao.pdf>. Acesso em: 5 mar. 2013. As empresas adotam diferentes estruturas organizacionais e definem diferentes funções, UNIDADE 1TÓPICO 116 todas com responsabilidades específicas. Neste contexto, a função produção é central para a organização, porque produz bens e serviços que são a razão de sua existência, mas não é a única nem, necessariamente, a mais importante. Em conjunto com a função produção existem outras funções principais que exercem papéis fundamentais numa empresa: • A função marketing; • A função contábil-financeira; • A função desenvolvimento de produto/serviço. Também devemos destacar as funções de apoio que suprem e apoiam a função produção: • A função recursos humanos; • A função compras; • A função engenharia/suporte técnico. De acordo com Degarmo (2003), os sistemas de produção devem servir e dar suporte aos sistemas e processos de manufatura pelo fornecimento e transmissão de informação, energia, conhecimento, habilidades e serviços às áreas de fábrica, aos fornecedores da companhia, e aos seus clientes. Tradicionalmente, a empresa inclui os seguintes departamentos ou áreas funcionais (conforme apresentado na próxima figura): • Marketing e Departamento de vendas; • Finanças e Contabilidade; • Sistema de manufatura; • Pessoal; • Pesquisa e desenvolvimento; • Engenharia de produto (projeto de produto); • Compras; • Planejamento e controle da produção (programação); • Controle de estoque; • Inspeção e controle de qualidade; • Engenharia de fábrica ou manutenção; Num modelo de empresa tradicional, as funções marketing, logística e produção possuem áreas de atuação diferenciadas, tendo às vezes objetivos conflitantes. A partir das funções de marketing e produção das organizações, pode-se apresentar a interface da logística empresarial (MORABITO; IANNONI;BALLOU apud RAMOS DA SILVA, 2011). De maneira geral podemos sintetizar as funções de produção e de marketing como: Produção: Preocupa-se com a maneira de gerar bens e/ou serviços, mediante controle adequado de qualidades e com a minimização dos custos de produção. UNIDADE 1 TÓPICO 1 17 Marketing: Possuir a responsabilidade de gerar lucros para a empresa por meios promocionais, ofertas de produto e pesquisas de mercado. FIGURA 6 – SISTEMA DE PRODUÇÃO CLÁSSICO MOSTRANDO A INCLUSÃO DO SISTEMA DE MANUFATURA E OS PRINCIPAIS ELEMENTOS FUNCIONAIS FONTE: Degarmo (2003, p. 1035) Em uma situação ideal, marketing e produção deveriam ser funções balanceadas em relação à quantidade de produtos que transacionam, ou seja, a produção deveria se ocupar de produzir apenas o que o marketing vendeu ou vice-versa; o marketing deveria vender apenas o que foi produzido. No entanto, em virtude de oscilações de mercado, do tempo decorrido entre a colocação do pedido e a sua entrega (lead time), da necessidade de disponibilizar imediatamente os produtos ao cliente no momento desejado e de outros fatores, há o desbalanceamento entre as duas funções, gerando conflitos. O estabelecimento de uma área intermediária, que pudesse atenuar os conflitos entre produção e marketing, surgiu como um novo campo de atuação que poderia ser ocupado pela logística, cobrindo necessidades das duas funções. UNIDADE 1TÓPICO 118 A logística possui interface com as funções de marketing e produção, pois as atividades primárias de transporte, manutenção de estoques e processamento de pedidos exercem influência sobre ambas. Ballou apud Ramos da Silva (2011), propõe o rearranjo de algumas atividades consideradas de responsabilidade única da produção ou do marketing, resumidas na figura a seguir. FIGURA 7 – INTERFACES DA LOGÍSTICA COM A PRODUÇÃO E O MArkeTing FONTE: Adaptado de Ballou (1993, p. 36) Hoje, os sistemas de produção são indispensáveis. Os modernos empreendimentos de manufatura que os gerenciam devem considerar as realidades econômicas do mundo moderno. Tais realidades incluem segundo Groover (2011): • Globalização; • Terceirização internacional; • Terceirização local; • Fabricação terceirizada; • Tendência rumo ao setor de serviços nas economias desenvolvidas; • Expectativas de qualidade; • Necessidade de eficiência operacional. 1.3 CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO A produção de bens de consumo lida com os bens duráveis, a exemplo dos automóveis, eletrodomésticos e os bens não duráveis, tais como produtos alimentícios, têxteis etc. De acordo UNIDADE 1 TÓPICO 1 19 com Oliveira (2004), no tocante aos sistemas industriais, podemos ter os seguintes tipos de Indústrias: pesada ou de base (ex: siderurgia, metalurgia, produção de energia elétrica, extração mineral, petrolífera), intermediária (ex: automobilística, naval, têxtil, alimentícia, ferroviária) bens de consumo e a denominada indústria da ciência (informática, robótica, comunicações, aeroespacial, biogenética). De uma forma simples, Camarotto (1996) classifica os processos de produção nos sistemas industriais modernos como (a) contínuos, (b) repetitivos e (c) intermitentes, conforme representados na figura a seguir. FIGURA 8 – PROCESSOS DE PRODUÇÃO: CONTÍNUOS, REPETITIVOS E INTERMITENTES. FONTE: Adaptado Camarotto (1996, p. 8) Os processos produtivos podem contar com a participação humana em sua execução de formas variadas, incluindo o trabalho puramente manual, o trabalho mecanizado, a combinação de trabalho manual com máquina e a automação completa do processo. Desse ponto de vista, Groover (2011, p. 3) apresenta os sistemas de produção como: UNIDADE 1TÓPICO 120 Nos sistemas de produção, as instalações representam as fábricas, as má- quinas e as ferramentas, o equipamento para tratamento de materiais, os equipamentos de inspeção e os sistemas computadorizados que controlam as operações de produção. As instalações incluem também o layout da fábri- ca, que se refere à organização física dos equipamentos. Os equipamentos normalmente estão organizados em grupos lógicos e nos referimos a esses arranjos e aos trabalhadores que nele trabalham como sistemas de produção na fábrica. Os sistemas de produção podem ser células individuais de traba- lho, compostas por uma única máquina de produção e um único trabalhador responsável. É mais comum que se pense em um sistema de produção como grupos de maquinas e trabalhadores, por exemplo, uma linha de produção. Os sistemas de produção entram em contato físico diretamente com as peças e/ou montagens sendo feitas. Eles ´tocam’ o produto. As três categorias básicas, de acordo com Groover (2011), em termos da participação humana no processo executado pelos sistemas de produção, podem ser listadas conforme apresenta a figura a seguir: (a) sistema de trabalho manual; (b) sistemas trabalhador-máquina; (c) sistemas automatizados. FIGURA 9 – CATEGORIAS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM FUNÇÃO DA PARTICIPAÇÃO HUMANA: (A) SISTEMA DE TRABALHO MANUAL; (B) SISTEMA TRABALHADOR- MÁQUINA; (C) SISTEMA AUTOMATIZADO FONTE:Groover (2011, p. 4) UNIDADE 1 TÓPICO 1 21 Moreira (2006, p. 8) define o que é um sistema de produção e descreve brevemente seus elementos e suas interações. Apresenta então, duas classificações de sistemas de produção, a primeira denomina-se Classificação Tradicional e a segunda Classificação Cruzada de Schroeder. 1.3.1 Classificação Tradicional A Classificação Tradicional, em função do fluxo do produto, agrupa os sistemas de produção em três grandes categorias: QUADRO 3 – CATEGORIAS DOS SISTEMAS DE PRODUÇÃO Sistemas de produção contínua ou de fluxo em linha: apresentam seqüência linear de fluxo e trabalham com produtos padronizados: i) produção contínua propriamente dita: é o caso das indústrias de processo, este tipo de produção tende a ter um alto grau de automatização e a produzir produtos altamente padronizados; ii) produção em massa: linhas de montagem em larga escala de poucos produtos com grau de diferenciação relativamente pequeno Sistemas de produção intermitente (fluxo intermitente) i) por lotes: ao término da fabricação de um produto outros produtos tomam seu lugar nas máquinas, de maneira que o primeiro produto só voltará a ser fabricado depois de algum tempo ii) por encomenda: o cliente apresenta seu próprio projeto do produto, devendo ser seguidas essas especificações na fabricação. Sistemas de produção de grandes projetos sem repetição: produto único, não há rigorosamente um fluxo do produto, existe uma sequência predeterminada de atividades que deve ser seguida, com pouca ou nenhuma repetitividade. FONTE: Adaptado de Moreira (2006) Resumidamente, então temos: Categorias de sistemas de produção a) sistema de produção contínua ou de fluxo em linha; b) sistema de produção por lotes ou por encomenda (fluxo intermitente); c) sistemas de produção de grandes projetos sem repetição. 1.3.2 Classificação Cruzada de Schroeder No caso da Classificação Cruzada de Schroeder, citada por Moreira (2006), consideram-se duas dimensões. De um lado, a dimensão tipo de fluxo de produto de maneira UNIDADE 1TÓPICO 122 semelhante à classificação tradicional. De outro, a dimensão tipo de atendimento ao consumidor, onde existem duas classes: - Sistemas orientados para estoque: produto é fabricado e estocado antes da demanda efetiva do consumidor. Este tipo de sistema oferece atendimento rápido e a baixo custo, mas a flexibilidade de escolha do consumidor é reduzida. - Sistemas orientados para a encomenda: as operações são ligadas a um cliente em particular, discutindo-se preço e prazo de entrega. FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAOBAAE/classificacao-dos- processos-produtivos>. Acesso em:6 mar. 2013. Dessa maneira Moreira (2006) apresenta um quadro de duas entradas, na horizontal os tipos de fluxo do produto e na vertical a orientação para estoque ou para encomenda, com exemplos de indústrias e do setor de serviços. 1.3.3 Classificação Baseada na Teoria de Sistemas Utilizando-se da teoria de sistemas como base para o entendimento das classificações dos sistemas de produção, podemos estabelecer relações entre os elementos do sistema e os critérios das diversas classificações. A partir do modelo de sistema de produção proposto por Slack (1999) (representado na figura 4), Perales (2001, p. 4-5) apresenta as seguintes considerações sobre sistemas de produção: QUADRO 4 – CONSIDERAÇÕES SOBRE SISTEMA DE PRODUÇÃO ANALISANDO AS ENTRADAS a) em função do tipo de recursos a serem transformados: - sistemas predominantemente processadores de materiais; - sistemas predominantemente processadores de informações; - sistemas predominantemente processadores de consumidores. ANALISANDO O PROCESSO DE TRANSFORMAÇÃO b) em função da ação principal do processo de transformação: - sistemas que transformam as propriedades físicas; - sistemas que transformam as propriedades informativas; - sistemas que mudam a posse ou propriedade; - sistemas que mudam a localização; - sistemas que estocam ou acomodam; - sistemas que mudam o estado fisiológico ou psicológico. UNIDADE 1 TÓPICO 1 23 c) em função do fluxo dentro do processo de transformação - fluxo contínuo: - contínuo puro; - contínuo com montagem ou desmontagem; - contínuo com diferenciação final. - fluxo intermitente; - fluxo misto; - por projetos. Observa-se, que nos três primeiros os equipamentos e mão de obra geralmente têm localização fixa, enquanto existe um fluxo de materiais que passam de um posto de trabalho a outro. Porém, no caso do tipo por projetos, o produto fica estático ou fixo e os materiais, equipamentos e mão-de-obra se movimentam até o mesmo. d) em função da decisão de produzir - antecipada ou para estoque; - sob encomenda. e) em função do grau de contato com o consumidor - alto grau de contato ou linha de frente; - baixo grau de contato ou retaguarda. ANALISANDO AS SAÍDAS f) em função da natureza das saídas - fabricação ou manufatura de produtos, quando se trata de uma saída tangível, que pode ser estocada e transportada - geração ou prestação de serviço, quando a saída é intangível, consumida simultaneamente com a sua produção, onde é indispensável a presença do consumidor e não pode ser estocada ou transportada g) em função do volume de saídas - alto volume - médio volume - baixo volume h) em função da variedade ou padronização das saídas - alta variedade de saídas ou produtos sem nenhuma padronização - variedade média de saídas ou produtos com alguma padronização - baixa variedade de saídas ou produtos altamente padronizados i) em função da variação da demanda pelas saídas - produção sazonal ou com alta variação da demanda - produção não sazonal ou com baixa variação da demanda FONTE: Perales (2001, p. 4-5) UNIDADE 1TÓPICO 124 1.4 INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Nesta unidade, abordaremos os temas voltados aos processos industriais. E ancorados nesse viés, estão o projeto de fábrica e as unidades típicas de uma fábrica. 1.4.1 O Projeto de Fábrica Por projeto de fábrica ou “plant-design” entendemos o projeto total do empreendimento. Abrange a ideia da aplicação do capital, do planejamento, das finanças, da localização da fábrica, do planejamento necessário ao levantamento dos equipamentos a serem utilizados. Diferencia-se, portanto, do estudo do “arranjo físico” ou “plant-layout”, com o qual é frequentemente confundido. “Plant Layout” é o estudo da disposição das instalações industriais em um espaço. Nisto reside a distinção: “plant layout” é tão somente um dos itens do “plant design”. FONTE: Disponível em: <http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/Cap-7-Moreira-Resumo- Slides/609858.html>. Acesso em: 6 mar. 2013. NO TA! � Os itens de layout e fluxograma serão analisados na Unidade 3 deste Caderno de Estudos, quando abordaremos os aspectos de gestão e controle de processos industriais. De acordo com Camarotto (1996) os itens a serem estudados no projeto da fábrica são: • Levantamento do capital; • Projeto do produto; • Estudo de mercado e previsão de vendas; • Estudo e seleção dos processos produtivos; • Decisão de comprar ou fazer; • Dimensionamento da fábrica e de sua capacidade produtiva; • Escolha de faixa da concorrência; • Localização da indústria; UNIDADE 1 TÓPICO 1 25 • Arranjo físico (plant layout); • Estudo do edifício industrial; • Previsão de diversificação na produção; • Desenvolvimento da organização. O estudo e seleção do processo produtivo, estreitamente ligado ao estudo do “plant layout”, deve ser feito sob duas considerações: • Técnicas – segundo os conceitos vistos na tecnologia – dos processos produtivos; • Econômicos – onde a comparação de alternativas segue as regras da matemática financeira. São suas etapas: • determinação do tipo de equipamento a executar uma determinada operação; • determinação do material mais adequado à elaboração de um determinado produto; • determinação da sequência de fabricação necessária à obtenção do produto final; • determinação do retorno de investimento com a escolha do equipamento mais adequado economicamente para aquela etapa de fabricação. No tocante ao dimensionamento da fábrica e de sua capacidade produtiva, o estudo da demanda nos fornece a capacidade de absorção do mercado. No entanto, para o dimensionamento, necessitamos do volume de produção efetivo, que depende de: • capacidade de absorção do mercado; • imposição de capital; • vontade do dono. O volume de produção efetivo, juntamente com o estudo e seleção do processo produtivo, definirão e dimensionarão: • mão de obra direta; • mão de obra de preparação (“set-up”); • equipamento produtivo; • material direto; • ferramental. A partir dos dados de dimensionamento e da seleção dos processos produtivos, o estudo do “plant layout” objetiva, primordialmente, a perfeita adequação de todos os itens que concorrem para a produção. Busca harmonizar pessoal, equipamento, meios de transporte, armazenamento, serviços etc. O esquema da figura a seguir mostra que um “plant design” é essencialmente interativo e muitas vezes, em uma de suas derradeiras etapas há a necessidade de se voltar ao início UNIDADE 1TÓPICO 126 do projeto. FI G U R A 10 – E S Q U E M A IN TE G R AT IV O D E “P LA n T d e s ig n ” FO N TE : A da pt ad o de C am ar ot to (1 99 6, p . 1 1) UNIDADE 1 TÓPICO 1 27 1.4.2 Unidades típicas de uma fábrica Segundo Camarotto (1996), as unidades típicas de uma fábrica podem ser consideradas generalizadamente como: • Recepção – controle de entrada de materiais ou pessoas na fábrica. Compreende: recebimento de materiais, vias de acesso, estacionamento, controle de ponto. • Almoxarifado – armazenamento de materiais diretos ou indiretos. Os principais são: matérias-primas, partes em processo, produtos acabados. • Preparação de matérias-primas – adequação dos materiais diretos para serem processados. Compreende: controle de qualidade de matérias-primas e materiais comprados, sistema de movimentação, disposição dos materiais para processamento. • Fabricação – processamento dos materiais, transformando matérias-primas em partes intermediárias ou produtos finais. Pode ser dividida em: processamento de materiais brutos, processos intermediários/ tratamentos superficiais, processamento de componentes finais, montagem. • Acabamento/Embalagem – conferir aosprodutos finais a forma de apresentação para venda (ou expedição). Compreende: controle de qualidade/produção, embalamento e movimentação para armazenamento. • Expedição – controle de saída de pessoas, materiais ou produtos da fábrica. Compreende: movimentação de produtos finais, carregamento e vias de circulação externa. • Manutenção – conservação e adequação de equipamentos e instalações visando sua disponibilidade de uso no processo. • Suprimentos – sistemas de provimento de energia e de materiais secundários para o processamento. Compreende: reservatório de água, casa de forças, gás, óleo etc. • Ferramentaria/oficina de máquinas – confecção de ferramentas de máquinas, reparos de partes de máquinas. • Apoio de pessoal – serviços de higiene, conforto e saúde para a mão-de-obra. Compreende: ambulatório, vestiários, sanitários, refeitórios, creche, bebedouros, salas de descanso. • Administração – controle funcional, fiscal e financeiro das atividades da fábrica. Compreende: contabilidade, compras, vendas, recrutamento/seleção, pagamentos, gerência e direção. UNIDADE 1TÓPICO 128 LEITURA COMPLEMENTAR HISTÓRIA DA PRODUÇÃO A história da produção inclui dois tópicos: (1) a descoberta e a invenção de materiais e processos para fazer coisas e (2) o desenvolvimento dos sistemas de produção. Os materiais e processos antecedem os sistemas em muitos milênios. Os sistemas de produção referem- se ao modo de organização de pessoas e equipamentos, de maneira que a produção possa ser realizada de forma mais eficiente. Alguns dos processos mais básicos datam do período neolítico (entre 8.000 - 3.000 a.C.), quando foram desenvolvidas operações como carpintaria, moldagem e cozedura de argila, moagem e polimento de pedras, fiação de fibras e tecelagem e tingimento de tecidos. A metalurgia também teve início durante o período neolítico, na Mesopotâmia e em outras áreas ao redor do Mediterrâneo. Ela também se espalhou, ou se desenvolveu de forma independente, em regiões da Europa e da Ásia. Os primeiros humanos encontraram ouro em uma forma tão pura na natureza que podia ser moldado com um martelo. É provável que o cobre tenha sido o primeiro metal extraído dos minérios, o que demandou a utilização da fundição como uma técnica de processamento. O cobre não podia ser diretamente tratado com um martelo porque deformava. Assim sendo, era modelado por meio de fundição e moldagem. Prata e estanho também eram utilizados nessa época. Descobriu-se que a combinação do cobre com o estanho produzia um metal mais maleável do que o cobre puro e que permitia tanto a moldagem por martelo, como aquela por fundição. Isso impulsionou um período conhecido como Idade do Bronze (entre 3.500 -1.500 a.C.). O ferro foi fundido pela primeira vez nesse período. Meteoritos podem ter sido uma das fontes do metal, mas o ferro também foi minerado. As temperaturas necessárias à redução do ferro minerado em metal são muito mais altas do que as exigidas pelo cobre, o que dificultava as operações de forno. Os primeiros ferreiros aprenderam que, quando determinados ferros (aqueles contendo pequenas quantidades de carbono) eram corretamente aquecidos e temperados (mergulhados em água para resfriar), eles se tornavam muito resistentes. Isso permitia que pontas afiadas fossem amoladas e transformadas em facas e armas, mas também deixava o metal mais frágil. A resistência podia ser aumentada pelo reaquecimento à baixa temperatura, um processo conhecido como têmpera. Descrevemos aqui o tratamento térmico do aço. Suas propriedades superiores fizeram com que o metal substituísse o bronze em muitas aplicações (artilharia, agricultura e dispositivos mecânicos). O período de seu uso ficou conhecido como Idade do Ferro (iniciada em torno de 1.000 a. C.). Não tardou para que a demanda por aço aumentasse, já no século XIX, e novas técnicas de tratamento de metal fossem desenvolvidas. A fabricação inicial de utensílios e armas realizava-se mais como arte e moeda de troca do que como a produção que conhecemos hoje em dia. Os antigos romanos tinham o que poderia ser chamado de fábricas para produção de armas, pergaminhos, cerâmica, objetos de cristal e outros produtos da época, mas os procedimentos baseavam-se amplamente no UNIDADE 1 TÓPICO 1 29 trabalho manual. Somente na época da Revolução Industrial (em torno de 1760 – 1830) é que as principais mudanças começaram a afetar os sistemas de produção de coisas. Esse período marcou a transição de uma economia baseada na agricultura e no trabalho artesanal, para outra baseada na indústria e na produção. A mudança começou na Inglaterra, onde uma série de máquinas importantes foi inventada, a máquina a vapor começou a substituir a força animal, da água e do vento. Inicialmente, esses avanços ofereceram vantagens significativas para a indústria britânica em relação a outras nações, mas a revolução acabou se espalhando por outros países europeus e pelos Estados Unidos. A Revolução Industrial contribuiu para o desenvolvimento da produção das seguintes maneiras: (1) A máquina a vapor de Watt, uma nova tecnologia de geração de energia; (2) o desenvolvimento de máquinas-ferramenta, começando com a broqueadeira de John Wilkinson, por volta de 1775, que foi utilizada para perfurar a máquina a vapor de Watt; (3) invenção da máquina de fiar, do tear mecânico e de outras máquinas para a indústria têxtil, o que permitiu melhorias significativas na produtividade; e (4) o sistema de produção, uma nova maneira de organizar trabalhadores da produção com base na divisão do trabalho. A broqueadeira de Wilkinson normalmente marca o início da tecnologia de máquinas- ferramenta. Era movida à água. Entre 1775 e 1850, outras máquinas-ferramenta foram desenvolvidas para a maioria dos processos convencionais de usinagem, tais como furação, torneamento, fresamento, polimento, conformação e plainamento. A máquina a vapor tornou-se a fonte de energia preferida para a maioria dessas máquinas, à medida que foi sendo difundida. È interessante observar que muitos processos individuais foram criados séculos antes das máquinas-ferramenta. Perfuração, serração e torneamento (de madeira), por exemplo, existem desde os velhos tempos. Métodos de montagem foram utilizados em culturas antigas na confecção de navios, armas, ferramentas, utensílios de fazenda, maquinários, carroças e carrinhos, mobília e vestuário. Os processos incluíam união com fio e corda, soldagem, rebitagem e pregagem. Por volta da era de Cristo, foram desenvolvidas a soldagem e a colagem. O amplo uso de parafusos, arruelas e porcas – tão comuns nas montagens atuais – exigiram o desenvolvimento de máquinas-ferramenta, em especial o torno mecânico de Maudsley (1800), que fazia roscas helicoidais com precisão. Somente por volta de 1900, os processos de soldagem por fusão começaram a ser desenvolvidos como técnicas de união. Enquanto a Inglaterra liderava a Revolução Industrial, um importante conceito relacionado à tecnologia de montagem estava sendo introduzido nos Estados Unidos: o da produção de peças intercambiáveis. O crédito desse conceito costuma ser atribuído a Eli Whitney (1765-1825), mas sua importância foi reconhecida por outros. Em 1797, Whitney negociou a produção de 10 mil mosquetes para o governo norte-americano. Na época, o método tradicional de montagem de armas envolvia a fabricação sob medida de cada uma das peças de uma arma em particular e o agrupamento manual das peças para montagem da arma por meio de polimento. Cada mosquete era, portanto, único, e o tempo para construí-lo era considerável. UNIDADE 1TÓPICO 130 Whitney acreditava que era possível fazer os componentes com precisão capaz de permitir que as partes fossem montadas sem ajustes. Depois de anos de desenvolvimento em sua fábrica
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