Apostila Sistemas de Produção II (1)

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Sistemas Produtivos II 
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 Sistemas Produtivos II 
DPS 1025 – Material de Aula 
Profº Dr Marcelo Battesini marcelo-battesini@ufsm.br 
Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas 
Centro de Tecnologia - Universidade Federal de Santa Maria - RS 
 
Versão II, Revisão Março 2014. 
Sistemas Produtivos II 
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Sumário 
Apresentação ................................................................................................................................ 3 
1. Caracterização de Sistemas de Produção ........................................................................... 4 
1.1 Conceituação e elementos ...................................................................................................... 4 
1.2 Formas de Produção e Operações de Manufatura ............................................................... 13 
1.3 Decisão sobre alternativas de SM ........................................................................................ 15 
1.4 Medidas e Conceitos de desempenho de SM ...................................................................... 17 
Capacidade de Produção .............................................................................................................................................. 18 
Taxa de Produção......................................................................................................................................................... 18 
Takt Time ...................................................................................................................................................................... 19 
Utilização ...................................................................................................................................................................... 20 
Disponibilidade ............................................................................................................................................................. 20 
Tempo de atravessamento ........................................................................................................................................... 20 
Inventário em processo ................................................................................................................................................. 21 
Lei de Little ................................................................................................................................................................... 21 
2. Tecnologias de Automação e Controle .............................................................................. 23 
2.1 Introdução e histórico ............................................................................................................ 23 
2.1.2 Elementos básicos de um sistema automatizado ................................................................................................. 24 
2.2 Sistemas de Controle Industrial ............................................................................................ 27 
2.2.1 Níveis de automação ........................................................................................................................................... 28 
2.2.2 Variáveis e parâmetros monitorados .................................................................................................................... 29 
2.2.3 Funções automatizadas avançadas ..................................................................................................................... 29 
2.3 Sensores, Acionadores e Controladores lógico programáveis ............................................. 30 
2.4 Robótica Industrial ................................................................................................................. 35 
2.5 Captura Automática de Dados .............................................................................................. 36 
2.5.1 Equipamentos de captura automática de dados ................................................................................................... 36 
2.5.2 Tecnologias de Código de barras ......................................................................................................................... 37 
2.6 Princípios e estratégias de Automação ................................................................................. 39 
3. Sistema de Movimentação de Materiais ............................................................................. 42 
3.1 Introdução à manipulação de materiais ................................................................................ 42 
3.2 Sistemas de Acondicionamento e Transporte de Materiais .................................................. 43 
3.2.1 Contentores e Equipamentos de Unificação ......................................................................................................... 44 
3.2.2 Equipamentos de Transporte de materiais ........................................................................................................... 45 
3.3 Sistemas de Estocagem ........................................................................................................ 51 
3.3.1 Performance de Sistemas de Estocagem ............................................................................................................. 52 
3.3.2 Estratégias de alocação de estocagem ................................................................................................................ 52 
3.3.3 Métodos utilizados em sistemas de Estocagem ................................................................................................... 54 
3.4 Planejamento e Dimensionamento equipamentos de movimentação de materiais ............. 56 
3.4.1 Análise quantitativa de sistemas baseados em veículos ...................................................................................... 57 
3.4.2 Análise quantitativa de sistemas baseados em transportadores ........................................................................... 57 
4. Sistemas de Manufatura ..................................................................................................... 60 
4.1 Caracterização de Sistemas de Manufatura ......................................................................... 60 
4.1.1 Descrição do esquema de classificação ............................................................................................................... 62 
4.2 Manufatura Célula de Estação de Trabalho Única ............................................................... 64 
4.2.1 Células manuais de estações únicas ................................................................................................................... 64 
4.2.2 Células automatizadas de estações únicas .......................................................................................................... 65 
4.2.3 Análise de sistemas de Estações Únicas ............................................................................................................. 65 
4.2.4 Análise de Clusters de Máquinas ......................................................................................................................... 67 
4.3 Tecnologia de Grupo e Manufatura Celular .......................................................................... 68 
4.3.1 Famílias de Partes ............................................................................................................................................... 69 
4.3.2 Projeto das Máquinas na Célula ...........................................................................................................................74 
4.4 Sistemas Flexíveis de Manufatura ........................................................................................ 77 
4.5.1 Análise Quantitativa de SFM ................................................................................................................................ 79 
4.5 Linhas de Montagem Manuais .............................................................................................. 84 
5. Sistemas de Suporte à Manufatura .................................................................................... 97 
5.1 Manufatura integrada por computador (CIM), Manufatura auxiliada por computador (CAM) e 
Desenho assistido por computador (CAD) .................................................................................. 97 
5.2 Manufatura Enxuta ................................................................................................................ 98 
5.2 Manufatura Ágil ................................................................................................................... 101 
6. Sites e links ....................................................................................................................... 104 
7. Apêndices ......................................................................................................................... 105 
Apêndice 1. Plano de Ensino SP II ........................................................................................... 105 
Apêndice 2. Trabalho Final e Atividade Extra ........................................................................... 106 
 
 
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Apresentação 
O presente texto foi desenvolvido para proporcionar material de apoio à 
disciplina de Sistemas Produtivos II (SP II), ministrada em cursos de graduação do 
curso de Engenharia de Produção da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM - 
RS). O objetivo do texto é fornecer fundamentação teórica qualitativa e quantitativa 
para a compreensão e o projeto de Sistemas Produtivos. 
O livro texto Automation, Production Systems, and Computer-Integrated 
Manufacturing de Mikell P. Groover é adotado como referência básica e o modelo 
proposto pelo autor é utilizado para caracterizar os elementos constituintes de um SP, 
assim como para estruturar as seções e a divisão de conteúdos aqui abordados. 
O texto está estruturado em cinco capítulos do material de apoio. O capítulo 
de introdução expõe uma visão geral, destacando a os elementos constituintes, seus 
relacionamentos e as finalidades e dos sistemas produtivos, com ênfase na produção 
de produtos com partes discretas. O segundo capítulo trabalha conceitos de 
Tecnologias de Automação utilizadas no controle informatizado de processos e das 
atividades de fabricação, máquinas, equipamentos e dispositivos em geral, bem como 
a relação entre o fluxo de informações e a gestão da empresa. O terceiro capítulo 
caracteriza os Sistemas de Movimentação de Materiais utilizados na manipulação de 
materiais, e apresenta seu dimensionamento determinístico, destacando o fluxo de 
produtos no âmbito de Sistemas de Produção. O quarto capítulo são caracterizados os 
Sistemas de Manufatura, sendo apresentados nas formas de Estações de Trabalho 
Única, de Células, de Linhas e de Sistemas Flexíveis, assim como é abordado seu 
dimensionamento determinístico. Ao final do material, são abordados os sistemas que 
dão suporte à manufatura, com ênfase nas atividades de controle da manufatura, e é 
caracterizada a integração de sistemas produtivos, através da informatização de 
atividades administrativas e gerenciais, assim como são discutidas as estratégias de 
gestão de manufaturas tradicional, enxuta e ágil. 
Este material apresenta um recorte de conteúdo intencional alinhado com a 
súmula proposta para a disciplina de Sistemas Produtivos II, complementando os 
conteúdos abordados na disciplina de Sistemas Produtivos I. Busca-se enfatizar a 
competência dos alunos em compreender e projetar processos de 
produção/manufatura, evitando sombreamentos de conteúdos com outras disciplinas 
ofertadas no curso de Engenharia de Produção, apesar de estar estreitamente 
imbricada com estas. Nesse sentido, não são abordados conteúdos a serem tratados 
em outras disciplinas típicas do curso de Engenharia de Produção, a exemplo de 
Planejamento e Controle da Produção I e II, Projeto de Instalações e Leiaute, 
Planejamento Industrial, Sistemas da Qualidade e Simulação de Eventos Discretos. 
O recorte apresentado abrange conteúdos relacionados aos Sistemas 
Produtivos propostos para a Engenharia de Produção pelo Conselho de Engenharia e 
Arquitetura (CREA) e pela Associação Brasileira de Engenharia de Produção 
(ABEPRO): Sistemas de Produção, Organização industrial, Automação dos processos 
industriais, Equipamentos automatizados, Sistemas de controle da produção, 
Movimentação e armazenagem, Arranjo físico de máquinas, equipamentos e 
facilidades, e Movimentação de materiais e fluxo de produção, Gestão da Informação, 
Gestão de Sistemas de Produção e Operações e Projeto de Fábrica e de Instalações 
Industriais. 
Pretende-se que o conjunto de conhecimentos aqui apresentados propicie 
aos alunos o desenvolvimento de conhecimentos e habilidades, instrumentos 
essenciais à tomada de decisão e à adoção de uma atitude ética, empreendedora e 
inovadora no exercício de suas profissões. 
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1. Caracterização de Sistemas de Produção 
1.1 Conceituação e elementos 
A concepção e operação de Sistemas de Produção (SP) estão 
relacionadas à forma como os mesmos são compreendidos. Nesta 
seção são apresentados definições de SP e os modelos adotados por 
alguns autores para representa-los, bem como a forma como eles 
estruturam o conjunto de conhecimentos necessários ao seu estudo, 
buscando responder a questões como: O que é um SP? Como os SP 
podem ser representados? De que forma os conteúdos relacionados ao 
estudo de SP são organizados? 
Manufaturar pode ser definido como a aplicação de processos físicos e 
químicos para alterar a geometria, propriedades e/ou a aparência de 
um dado material inicial para fazer partes ou produtos, incluindo juntar 
múltiplas partes na montagem de produtos (Groover, 2001). O autor 
caracteriza manufaturar a partir de duas perspectivas: tecnológica, que 
se refere à aplicação de processos para alterar um dado material inicial 
e fazer peças ou produtos, além de também incluir a junção de 
múltiplas partes na montagem de produtos; e econômica, que se refere 
a transformação de materiais em itens de maior valor através de uma 
ou mais operações de processamento ou montagem. 
Processo de 
Manufatura
Material 
Inicial
Produto ou 
Parte Completa
Rejeito e/ou 
Resíduo
Maquinário
Ferramentas
Energia
Trabalho
 
Material 
Inicial
Produto ou 
Parte Completa
Processo de 
Manufatura
Adição de Valor
Material em 
Processo 
Representação tecnológica e econômica de manufaturar 
A primeira enfatiza o processo de manufatura/produção/prestação de 
serviço necessário, destacando os elementos constituintes, enquanto a 
segunda enfatiza a adição de valor produzida, em detrimento do 
processo que produz a transformação. 
Um exemplo da ênfase tecnológica é dado em (Shingo, 1996, p. 37), 
que entende Produção como uma rede de processos e operações no 
tempo e no espaço, onde o processo se refere à transformação de 
matérias primas em produtos, sendo visualizado como o fluxo demateriais, enquanto as operações se referem à interação entre 
equipamentos e operadores, correspondendo o fluxo de trabalho 
realizado para efetivar esta transformação. 
Já (Ohno, 1997, p. 30) descreve o mesmo sistema a partir da ênfase 
no valor adicionado, gerado pela redução de desperdícios (custos). 
Para o autor, o Sistema Toyota de Produção é um método de produção 
adotado pela empresa para atuar de forma competitiva em um 
ambiente de crescimento econômico lento, caracterizando-o como um 
conceito em administração que funciona em qualquer tipo de negocio. 
A ênfase na adição de valor também é caracterizada em (Krajewski, 
Ritzman, & Malhotra, 2009, p. 13), para quem os desafios atuais e 
futuros demandam que as empresas administrem seus processos e 
cadeias de valor das empresas de modo a maximizar sua 
competitividade no mercado que atuam, exigindo a capacidade de 
assegurar que atinjam seus objetivos. Baseado nessa filosofia, que 
foca na capacidade de adicionar valor como diferencial competitivo, os 
autores estruturam os conteúdos relacionados a administração de 
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operações em três blocos sequênciais que reforçam a compreenção da 
inserção da empresa em seu ambiente, a utilização de seus processos 
como vantagem competitiva e as relações da empresa com seus pares, 
como apresentado na Figura à seguir. 
Usando Operações para Competir
Operações como arma competitiva
Estratégia de Operações
Administração de Projetos
Administrando Processos
Estratégia de Processo
Análise de Processo
Desempenho e Qualidade de Processos
Administração das Restrições
Leiaute do Processo
Sistemas de Produção Enxuta
Administrando Cadeias de Valor
Estratégia de Cadeia de Suprimentos
Localização
Administração de Estoques
Previsão de Demanda
Planejamento de Vendas e Operações
Planejamento de Recursos
Programação
 
A inserção do cliente ou consumidor nos modelos que representam os 
SP produz uma diminuição na distância entre as perspectivas 
tecnológica e econômica, gerando modelos mais complexos e 
representativos, onde aparecem os elementos que compõem o SP 
suas finalidades, como discutido a seguir. 
Os processos de transformação, usualmente, são desenvolvidos por 
empresas e organizações que podem ser analogamente entendidas 
como sistemas abertos. Genericamente, um sistema é um conjunto de 
elementos, ou partes, inter-relacionadas que existe para atingir um 
objetivo comum, envolto por um ambiente que o envolve externamente 
com o qual realizam trocas. 
Segundo (Chiavenato, 2005, p. 15), um Sistema de Produção é a 
maneira como a empresa administra seus elementos componentes e 
realiza operações de produção, desde a chegada de materiais dos 
fornecedores ao almoxarifado de matérias primas (MP) até alcançarem 
o depósito de produtos acabados (PA), como representado a seguir. 
Almoxarifado 
MP
Empresa
Depósito PAProdução
Ambiente
Entradas
Fornecedores
Saídas
Clientes
 
Dinâmica de funcionamento de um SP 
Uma reflexão interessante sobre as diferentes maneiras de abordar o 
estudo da administração da produção, segundo (Gaither & Frazier, 
2002, pp. 14-20), caracterizam a produção como um sistema, que 
combina as perspectivas tecnológicas e econômicas caracterizando as 
entradas o sistema de transformaçao e as saídas, a produção como 
uma função organizacional, que enfatiza a necessidade de articulação 
entre a função produção e as demais funções organizacionais, ou a 
partir das decisões tomadas na administração da produção, adotada 
pelo autor para apresentar os conteúdos da administração da 
produção, que distingue decisões estratégicas, operacionais e de 
controle, como apresentado a seguir. 
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Tipo de Decisão Conteúdo 
Estratégicas: produtos, 
processos, instalações 
e tecnológicas 
Planejamento do produto e processo; 
Tecnologia de produção; Capacidade de 
produção; Planejamento da localização e 
do Leiaute 
Operacionais: 
planejamento da 
produção 
Planejamento da produção, de recursos e 
de estoques; Controle do chão de fábrica; 
Administração da cadeia de suprimentos 
Controle: operações Produtividade dos recursos humanos; 
Qualidade; e Gestão de projetos 
Outro modelo utilizado para caracterizar a Administração da Produção 
é o proposto em (Slack, Chambers, & Johnston, 2009, p. 25), ver figura 
a seguir, onde a perspectiva tecnológica da manufatura é combinada à 
loopings de atividades (estratégia e gestão de operações), usualmente 
adotados para caracterizar a Administração da Produção. 
Segundo o autor, Administração da Produção é a atividade de 
gerenciar recursos destinados à produção e disponibilização de 
produtos e serviços, sendo a função produção responsável por esta 
atividade, que juntamente com as funções marketing e 
desenvolvimento de produtos / serviços são funções centrais na 
organização, que conta também com as funções de apoio contábil-
financeira e recursos humanos. 
Processo de Transformação
De Transformação: 
Instalações e 
Pessoas
Entrada de Recursos 
(input)
Saída de Produtos e 
Serviços (output)
A serem Transformados: 
Materiais, Informação e 
Consumidores
Consumidores
Planejamento 
e Controle
MelhoramentoProjeto
Estratégia de 
Operações
Objetivos 
Estratégicos da 
Operação
Papel e posição 
competitiva da 
operação 
Gestão de 
Operações
Estratégia 
de 
Operações
 
As decisões efetivas de operações são derivadas de uma sólida 
estratégia, demandando mais que a capacidade de projetá-las 
(Krajewski, Ritzman, & Malhotra, 2009, p. 13). 
É importante também compreender as noções de planejamento do 
produto, do processo e da produção, atividades distintas, com 
finalidades diversas e que ocorrem em momentos do tempo diferentes. 
As atividades de projeto de produtos e de processos são 
interrelacionadas (Slack, Chambers, & Johnston, 2009, p. 89). 
Segundos os autores, projetar é conceber a aparência, arranjo e a 
estrutura de algo antes de construí-lo; produtos devem ser projetados 
de modo a satisfazer ao consumidor e a que sejam eficazmente 
produzidos; e projetos de processo determinam a configuração geral de 
um processo, a sequencia de atividades e o fluxo dos recursos 
transformados. 
Segundo (Groover, 2001, pp. 775-831), planejamento do processo é 
dedicado a requisitos de engenharia e tecnológicos necessários para 
fabricar as partes e montar produtos, tais como, equipamentos e 
ferramental. Já o planejamento da produção é dedicado a requisitos 
logísticos para fazer o produto. 
O Planejamento do Processo envolve determinar: o processo mais 
apropriado para manufaturar/montar e a sequência na qual eles 
deveriam ser realizados para produzir uma parte ou produto de acordo 
com as especificações estabelecidas na documentação do projeto do 
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produto, incluindo: a interpretação de desenhos e projetos, definir 
processos necessários e seu sequenciamento, a seleção de 
equipamentos e ferramentas, e a definição de padrões de Trabalho 
(Groover, 2001, p. 776). 
Segundo o autor, o resultado do Planejamento do Processo é a 
determinação dos detalhes técnicos, a aquisição de materiais e a 
obtençãode recursos para fazer o produto, em quantidades suficientes 
para atender a demanda, sendo usualmente realizado por Engenheiros 
de Manufatura, também referidos como, Engenheiro Industrial, 
Engenheiro de Produção e Engenheiro de Processos. 
Nessa conceituação, o Planejamento Avançado da Manufatura se 
referiria a uma forma específica do Planejamento do Processo, por ter 
foco no futuro e ser dedicado a produtos programados em planos de 
longo prazo da companhia, ao invés dos produtos atualmente 
produzidos, o que inclui: a avaliação de novas tecnologias, a gestão de 
projetos de investimento, o Projeto das Instalações e a Pesquisa e 
Desenvolvimento da Manufatura (Groover, 2001, p. 791). 
Por sua vez, o Planejamento da Produção é dedicado a decidir quais, 
quantos e quando produzir os produtos incluindo o controle de sua 
produção; escala de entrega e /ou produção de partes ou produtos; e 
planejamento da força de trabalho e dos recursos de equipamentos 
necessários para realizar o plano de produção, incluindo as atividades 
de desenvolver o Planejamento Agregado da Produção, o Plano Mestre 
da Produção, Planejamento de requerimentos de materiais e 
Planejamento da Capacidade de Produção (Groover, 2001, p. 797). 
Este material recorta as atividades de projeto/planejamento do 
processo enquanto estratégia didática, preservando a discussão sobre 
o melhoramentos e planejamento e controle para outras disciplinas do 
curso de Engenharia de Produção, tais como, Qualidade e 
Planejamento e da Produção. 
O termo sistema de produção frequentemente utilizado como sinônimo 
de sistema de manufatura ou sistema de montagem, sendo também 
utilizados os termos linha, fábrica e planta para descrever diferentes 
tipos e tamanhos de sistemas de produção (Bellgran & Säfsten, 2010, 
pp. 43-45). No entendimento das autoras, como produção é o processo 
de criação de bens e / ou serviços através da combinação de material, 
trabalho e capital, podendo ser produção de bens, produção de 
serviços de consultoria, música ou produção de energia, a noção de 
manufaturar é hierarquicamente superior à de produzir, ou seja, um 
sistema de manufatura pode ser composto por um conjunto de 
sistemas de produção. 
A realização do produto é um amplo conceito, que envolve o 
desenvolvimento do produto e da produção, processos integrados e 
mutuamente dependentes para alcançar eficiência, que fazem parte do 
processo de inovação que e do ciclo de vida do produto (Bellgran & 
Säfsten, 2010, pp. 43-45). Metas e 
Estratégias
Pesquisa e 
Desenvolvimento
Planejamento 
do Produto
Projeto
Planejamento
 do Processo
Produção 
Montagem
Distribuição 
Vendas
Uso Reuso
Inovação
Ciclo de Vida do Produto
Realização do Produto
Desenvolvimento da ProduçãoDesenvolvimento do Produto
 
O modelo a seguir representa essa concepção, onde se pode distinguir 
o processo onde ocorre a realização do produto (produção) do sistema 
(manufatura) que o realiza, como apresentado na Figura a seguir. 
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Desenvolvimento de Produto
Desenvolvimento da Produção
Funções de Suporte
Outras Funções de Suporte
Processo de Realização do Produto
Identificação e 
formulação das 
necessidades do 
Consumidor
Realização das 
necessidades do 
Consumidor
Input
Output
Consumidor
FornecedoresConsultores
 
De acordo com as autoras, o processo de desenvolvimento de 
sistemas de produção não tem sido focado da mesma forma que o 
processo de desenvolvimento de produtos, seja na academia ou na 
indústria, mesmo sabendo-se que o investimento de recursos humanos 
e financeiros nos início do desenvolvimento de sistemas produzem 
menos distúrbios e uma melhor performance final (Bellgran & Säfsten, 
2010, pp. 43-45). 
Com base nesse entendimento e na sua concepção de sistemas de 
manufatura, as autoras propõem uma estrutura, e um percurso 
estruturado, que cobre os principais passos no desenvolvimento de 
sistemas de produção, fundamentados empírica e teoricamente, 
conforme Figura a seguir. 
C
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rm
an
ce
Planejar
Projeto 
Preparatório
Especificação do 
Projeto
Projetar e Avaliar
Realização e 
Planejamento
Inicializar
(Start-up) 
Implementar
Gestão e Controle
Forma de Trabalho
Estruturada 
 
Como pode ser observado, a estrutura destaca aspectos contextuais 
do desenvolvimento e performance de sistemas de produção com 
ênfase na tarefa de desenvolvimento, realçando a distinção entre 
planejar e implementar o sistema de produção. 
Além da ênfase na atividades realizadas e na sua finalidade, Sistemas 
Produtivos, também podem ser concebidos e estudados a partir de 
seus elementos constituintes e das relações entre os mesmos. 
Os níveis de fábrica e de empreendimento se constituem em uma 
forma útil para a ordenação de conteúdos relacionados ao estudo de 
SPs, permitindo distinguir seus elementos constituintes que tocam, ou 
não, fisicamente os produtos, assim como seus relacionamentos. 
Este texto utiliza como estrutura de referência para a ordenação dos 
conteúdos abordados a definição de SP e o modelo para representa-
los proposto por (Groover, 2001). 
Um Sistema de Produção (SP) se refere a uma composição de 
pessoas, equipamentos e de procedimentos organizados para a 
combinação de materiais e processos que realizam as operações de 
manufatura de uma empresa, não incluem somente as máquinas e 
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estações de trabalho na fábrica, mas também os procedimentos de 
suporte que permitem que estes funcionem (Groover, 2001). 
Sistemas de Suporte a 
Manufatura
Tecnologias de 
Movimentação de 
Materiais 
Sistemas de 
Controle de 
Qualidade
Nível de Empreendimento
Nível de Fábrica
(Instalações)
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Sistemas de Manufatura
Processos de Manufatura e Operações de montagem
Tecnologias de 
Automação e 
Controle
 
Relacionamento entre elementos de Sistemas Produtivos 
Como pode ser observado na Figura a acima, o autor faz distinção 
entre um SP e Sistema de Manufatura (SM), considerando que este se 
refere a um conjunto de equipamentos projetados para uma função 
específica, incluindo também os trabalhadores. Nesse entendimento, 
os Sistemas de Manufatura representam um conceito mais restrito que 
o de Sistema Produtivo, ou seja, os SM compõem os SP que seriam 
hierarquicamente superiores. 
As Instalações de um SP consistem da fábrica, dos equipamentos e 
da forma como os equipamentos estão organizados na fábrica. Os 
Sistemas de Suporte a Manufatura (SSM) são o conjunto de 
procedimentos usados pela companhia para gerenciar a produção e 
para resolver problemas técnicos e logísticos, encontrados nos pedidos 
de materiais, trabalho de movimentação através da fábrica, garantia da 
qualidade, além de incluir funções de negócio e o desenvolvimento de 
produtos. 
Instalações 
As instalações em Sistemas de Produção são a fábrica, as máquinas e 
ferramentas de produção, os equipamentos de manipulação de 
materiais e de inspeção e os sistemas computacionais que controlam 
as operações de manufatura, além do leiaute (arranjo físico dos 
equipamentos na fábrica). Os sistemas de manufatura da fábrica se 
referem ao arranjo lógico dos equipamentos e os trabalhadores que os 
operam. Os sistemas de manufatura tocam o produto (entram em 
contato físico direto com as partes do produtoque está sendo 
processado ou montado) e podem ser células individuais de trabalho, 
ou serem dispostos em linhas de produção compostas por diversas 
máquinas e trabalhadores. 
Entre os fatores mais importantes na determinação do sistema de 
manufatura mais apropriado a cada situação estão à quantidade e a 
variedade de produtos a serem produzidos. 
Quando os produtos são produzidos/montados em partes discretas, 
tais como, televisões, carros, calçados, etc..., a quantidade produzida 
possui grande influência sobre as instalações e a forma como a 
manufatura é organizada. A Quantidade anual de peças / produto pode 
ser Baixa (1 a 100un), Média (101 a 10.000un) ou Alta (10.001 acima). 
Da mesma forma, a variedade, que se refere ao número de tipos 
diferentes de produtos produzidos (diferentes formas, tamanhos ou 
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estilos) pode ser grande (Hard) ou pequena (Soft). Uma grande 
variedade (Hard) ocorre quando os produtos diferem substancialmente 
(carros e camionetes), já uma pequena Variedade (Soft) acontece 
quando existem somente pequenas variações entre os produtos, ou 
seja, existe uma alta proporção de partes comuns entre os produtos 
produzidos/montados. Existe uma correlação inversa entre quantidade 
produzida e a variedade, como pode ser visto na abaixo. 
Quantidade (un)
Va
rie
da
de
100 10 mil
Baixa
1
Média
Alta
1 milhão
 
Relação entre Quantidade e Variedade na manufatura discreta 
Quando a Variedade é alta a Quantidade produzida tende a ser baixa, 
e vice-versa. As plantas de manufatura tendem a se especializar em 
combinações de Quantidade e Variedade de produção de forma a se 
acomodar entre a faixa diagonal da Figura acima. Em geral, as 
empresas procuram limitar a Variedade de produtos. 
Produção em Pequena Quantidade: Este tipo de produção é 
associado a pequenas quantidades de produtos/peças especializados, 
personalizados (customizados) e tipicamente complexos, tais como, 
navios, locomotivas, aeronaves ou maquinários pesados especiais. Os 
pedidos tendem a ser especiais, desta forma os equipamentos e a 
força de trabalho devem ser altamente especializados. O trabalho é 
planejado para possuir uma grande flexibilidade para lidar com a 
enorme variedade (Hard) de produtos/peças. 
Quando o produto é pesado e grande ele permanece na mesma 
localização pelo menos até o final da sua montagem, desta forma os 
trabalhadores e os equipamentos de processamento, e caso 
necessário as suas partes através de guindastes, são movimentados 
até o produto. 
Esse tipo de produção utiliza um leiaute de posição fixa, ver Figura 
abaixo (a), sendo que as suas partes individuais são frequentemente 
produzidas em fábricas com leiaute de processo, ver Figura abaixo (b). 
 
Trabalhador Equipamento 
móvel 
PRODUTO 
(a) 
(c) (d) 
(b) 
Trabalhadores 
Estações 
de 
Trabalho 
Fluxo 
de 
Trabalho 
Máquinas Trabalhadores nas 
estações 
Fluxo 
de 
Trabalho 
Unidade 
de 
Trabalho 
Leiaute de instalações de manufaturas: (a) de posição fixa; (b) de 
processo; (c) celular; (d) de produto 
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No leiaute de processo as diferentes partes requerem diferentes 
sequências de operações necessárias para seu processamento, desta 
forma, os equipamentos normalmente são arranjados de acordo com o 
sua função (dobra, corte, ...) ou tipo ( tornos, furadeiras, ...). A 
vantagem do leiaute em processo é a sua flexibilidade para acomodar 
uma grande variedade de sequências de operações. A sua 
desvantagem é que o maquinário e os métodos para produção de uma 
parte não são planejados para ter uma alta eficiência, e desta forma, é 
necessária uma grande manipulação de material entre os setores. 
Produção em Média Quantidade: A produção em média quantidade 
pode se dividida em dois tipos dependendo da variedade dos produtos. 
Quando a variedade é Hard, a abordagem é a produção em lotes, 
normalmente os lotes se repetem e os equipamentos possuem uma 
capacidade superior a demanda, e desta forma, são compartilhados 
entre os diferentes produtos. Nesta abordagem, os produtos 
geralmente são produzidos para estoque, tendo como desvantagem o 
grande tempo demandado para o setup (troca de ferramenta e 
reprogramação do equipamento) entre operações. Quando a variedade 
é Soft, normalmente não são necessários muitos setup entre produtos 
e é possível configurar os equipamentos de tal forma que, grupos de 
produtos similares sejam produzidos no mesmo equipamento sem que 
seja preciso significantes mudanças. A produção/montagem é realizada 
em células compostas de várias estações de trabalho, Figura acima (c), 
sendo que o termo Manufatura Celular é frequentemente associado a 
este tipo de produção. Cada célula é planejada para uma limitada 
variedade de configuração de peças, desta forma, a célula é 
especializada em produzir uma variedade de produtos/peças similares, 
de acordo com princípios de grupos de Tecnologia (ver Capítulo 4). 
Produção em Grande Quantidade: A produção em grande 
quantidade é frequentemente chamada de produção em massa. Ela se 
caracteriza por uma alta taxa de demanda por produtos, que são 
manufaturados em instalações dedicadas àquele produto. A alta 
produção em Grande Quantidade pode ser em alta taxa de produção 
ou em Grande Quantidade ou em Linha de Produção. Quando a 
produção é em alta taxa de produção, partes unitárias, ou peças 
únicas, de equipamentos são produzidas em máquinas dedicadas com 
ferramentas específicas como, por exemplo, prensas equipadas com 
punções ou moldes para estampagem. Neste tipo de produção 
normalmente o leiaute utilizado é de Processo, ver Figura acima (b). 
Quando a produção é em Fluxo de Linha as partes dos produtos as 
estações de trabalho são dispostas em sequência, sendo fisicamente 
movidas através das estações, de forma a completar o produto. As 
estações de trabalho/trabalhadores são equipadas com ferramentas 
especializadas, planejadas de forma a maximizar a eficiência do 
processo. A linha (segmentos de linha) é conectada através de esteiras 
transportadoras e, a cada estação, é realizada uma parte do trabalho 
total. Neste tipo de produção normalmente é utilizado o leiaute de 
Produto, ver Figura acima (d), para produzir eletrodomésticos e carros. 
Na situação pura não existe variação nos produtos da linha, mas esta 
modalidade admite quando necessário (demanda de mercado por 
variantes) a introdução de variações, como ocorre nas modernas linhas 
de montagem de carros. 
Sistemas de suporte a manufatura 
Os sistemas de suporte a manufatura são utilizados para operar 
eficientemente as instalações de produção, eles auxiliam a empresa a 
se organizar em atividades tais como, o planejamento dos processos e 
equipamentos, o desenvolvimento e controle do plano de produção e o 
atendimento dos requisitos de qualidade dos produtos. O suporte a 
manufatura envolve um ciclo de processamento de informações, que 
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pode ser representado por um círculo, que consiste de 04 funções 
básicas de suporte a manufatura: funções de negócio, desenvolvimento 
de produtos, planejamento e controle da manufatura. 
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Desenvolvimentode Produto
Controle da 
Manufatura
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Instalações
Pedido do 
Consumidor
 
Ciclo de processamento de informação em uma empresa de 
manufatura típica 
As funções de negócio são o principal meio de comunicação com os 
consumidores e estabelecem o início e o final do ciclo de 
processamento de informações (fluxo em duas vias), incluindo vendas 
e marketing, previsão de demanda, ordens de compra, custos 
contábeis e faturamento ao consumidor. 
O desenvolvimento de produtos inicia a partir de uma demanda do 
mercado consumidor, este processo normalmente ocorre a partir das 
informações fornecidas pelo departamento de marketing, e podem 
envolver pesquisa e desenvolvimento, projeto de engenharia, esboço e, 
muitas vezes, protótipos. 
O planejamento da manufatura se constitui das atividades de (a) 
planejamento do processo, onde é determinada a sequência de 
processamento e operações de montagem individuais para processar 
determinada parte de um produto; (b) planejamento da produção, que é 
a listagem dos produtos a serem feitos, suas quantidades e datas de 
entrega; (c) planejamento de recursos, baseado na listagem dos 
componentes individuais a serem produzidos, matérias primas podem 
ser compradas/requisitadas do estoque, todas estas atividades são 
chamadas de Material Requirements Planning (MRP), ou planejamento 
de recursos de materiais; e (d) planejamento de capacidade, que 
complementa o planejamento geral da produção com o planejamento 
de recursos, da força de trabalho e do maquinário. 
O controle da manufatura é relacionado à administração e controle 
das operações físicas na fábrica e inclui o controle do chão de fábrica 
(monitora o processamento/montagem, movimentação de materiais e 
inspeção), controle de estoque e controle de qualidade (assegura que 
os produtos/partes atendam as especificações através de inspeções). 
O fluxo de informações (fluxo em duas vias) entre o planejamento e o 
controle da manufatura ocorre inicialmente a partir do planejamento. 
A maioria dos modernos sistemas de suporte a manufatura são 
implementados por sistemas computacionais, cuja automação é 
dirigida a reduzir a quantidade de trabalho manual e burocrático. A 
automação dos sistemas de suporte a manufatura são direcionados 
para reduzir a quantidade de trabalho manual e burocrático. 
O termo Computer Integrated Manufacturing (CIM), ou manufatura 
integrada por computador, significa o uso extensivo e integrado de um 
único sistema computacional no projeto de produtos, planejamento da 
manufatura, e controle da manufatura e nas funções de negócio das 
empresas. O CIM é composto por outros sistemas específicos, tais 
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como o Computer Aided Design (CAD, Projeto assistido por 
computador), o Computer Aided Manufacturing (CAM, Manufatura 
assistida por computador) e o Material Requirements Planning (MRP 
Planejamento de Recursos de Materiais). Quando os sistemas CAD e 
CAM trabalham integrados eles são expressos como CAD/CAM. 
Ao apresentar o relacionamento entre as atividades físicas e os 
sistemas de suporte a manufatura, a Figura anterior explicita também o 
fluxo de informações e de seu processamento integrado entre os 
sistemas automatizados e CIM. As atividades físicas (processamento, 
montagem, manipulação de materiais e operações de inspeção) que 
entram em contato direto com o produto e são realizadas na fábrica 
podem ser representadas pelo fluxo (atravessamento) das matérias 
primas até serem transformadas em produtos acabados. Já as 
atividades de processamento das informações, através das 04 funções 
básicas de suporte a manufatura, funcionam como uma campainha que 
ecoa no chão da fábrica, fornecendo os dados e conhecimentos 
necessários para uma produção bem sucedida. 
Mesmo em empresas altamente automatizadas o trabalho manual é 
necessário, tais como, a manutenção de equipamentos, programação e 
operação de computadores/máquinas, projetos de engenharia e 
gerenciamento da planta produtiva. 
1.2 Formas de Produção e Operações de Manufatura 
As empresas de manufatura podem ser caracterizadas em função do 
tipo de atividades que elas realizam e do tipo de produtos fabricados. 
As indústrias de manufatura consistem em negócios e organizações 
que produzem e/ou fornecem bens e/ou serviços, podem ser primárias, 
secundárias ou terciárias (serviços). 
Primária Secundária Terciária 
Agricultura Aeroespacial Automotiva Bancário 
Florestal Bebidas Materiais construção Comunicações 
Pesca Eletrônica Vidro e Cerâmica Educação 
Pecuária Papel e Gráficas Maquinário pesado Governo 
Mineração Farmacêutica Refinamento Petróleo 
Entretenimento 
e Turismo 
Petrolífera Plástico Têxtil Saúde 
Granjas de 
criação 
Madeira e Móveis Pneus e Borrachas Transporte 
Indústrias primárias, secundárias ou terciárias 
A produção pode ocorrer sob a forma de produção contínua ou por 
lotes (partida, batelada), tanto por processos (química e farmacêutica) 
quanto em partes ou produtos discretos (computadores e automóveis). 
Em produções contínuas os equipamentos são dedicados 
especificamente ao processo, e desta forma o fluxo de produção não 
sofre interrupções, nem tampouco possui um tempo de duração. No 
caso de indústrias onde a produção ocorre por processo, a sua 
alimentação e a saída são ininterruptas, sem solução de continuidade, 
como ocorre na produção de produtos em forma física de gás, pó, 
semi-sólida e líquida, ver Figura abaixo (a). Já no caso de indústrias 
onde a produção é por produtos/partes discretas, a alimentação e a 
saída ocorrem através de unidades identificáveis, ver Figura abaixo (b). 
 
Processo de 
Manufatuta
(a)
Material inicial
Produto ou 
Parte completa
Processo de 
Manufatuta
(b)
Material inicial
Produto ou 
Parte completa
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As produções por lotes ocorrem quando são produzidas quantidades 
finitas de materiais (lotes), seja por limitação dos equipamentos, 
diferença entre lotes ou por exigência legal. No caso de produção por 
processo, os lotes são processados como uma unidade, normalmente 
na forma líquida ou de uma massa, ver Figura abaixo (c). Já no caso 
da produção de produtos/partes discretas, a alimentação e a saída 
ocorrem através de unidades identificáveis, mas em quantidades 
limitadas ao tamanho do lote, que na situação limite pode ter tamanho 
unitário, ver Figura abaixo (d). 
 
Em empresas de manufatura discreta as operações/atividades de 
fábrica são processamento, montagem, manipulação de materiais, 
inspeção e teste, e coordenação e controle (GROOVER, 1996). Com 
exceção da coordenação e controle, as demais tocam o produto. 
É mais fácil de compreender a adição de valor produzida pelas 
operações de processamento e montagem, mas se for considerado 
que a adição de valor se dá através da totalidade das operações de 
manufatura, ela também ocorre através das demais operações. 
As operações de processamento podem adicionar valor através de 
alteração da forma, propriedades ou aparência inicial dos materiais, 
transformando os materiais de um estado de acabamento em um 
estado mais avançado que é mais próximo do estado final 
(parte/produto). Estas transformações podem ocorrer através da 
utilização de energia mecânica, térmica, química, elétrica ou até 
mesmo humana. A energia normalmente é aplicada, seguindo uma 
determinadasequência, por máquinas/ferramentas, mas são os 
trabalhadores que, na maior parte dos casos, realizam o controle das 
máquinas, sua supervisão ou a sua alimentação e descarga, antes e 
após cada ciclo de operação. 
As operações de processamento podem ser diferenciadas, com base 
no material inicial, em: (a) operações de modelagem, que utilizam a 
energia para alterar a geometria do material através de: processos de 
solidificação, onde um material líquido ou semilíquido atravessa uma 
cavidade, onde é moldado de forma a adquirir, após seu resfriamento, 
a forma desejada (fundição de metais e moldagem de plásticos e 
vidros), processos de particulados, onde o material inicial é um pó que 
é submetido a compressão (com aquecimento ou não) para adquirir a 
forma da cavidade desejada (metalurgia e cerâmica), podendo ou não 
receber sedimentação de materiais em pó sobre sua superfície para 
melhorara suas características, processos de deformação, onde um 
metal dúctil é deformado (forja, extrusão, laminação e dobra de 
chapas), processos de remoção de material, onde são removidos 
excessos de material da peça inicial através de torneamento, 
perfuração, ou fresagem; (b) operações de melhorias das propriedades 
são utilizadas para melhorar as propriedades mecânicas ou físicas dos 
materiais através do calor, como ocorre com metais e vidros, ou da 
sedimentação de material em pó aquecido sobre a superfície de metais 
ou materiais cerâmicos (metalização e esmalte cerâmico) e; (c) 
operações de processamento de superfícies, que incluem a limpeza, o 
tratamento de superfícies e revestimento. A limpeza química ou 
mecânica é utilizada para a remoção de sujidades superficiais. O 
tratamento de superfície, que inclui o martelamento e jateamento com 
areia, é utilizado como acabamento final ou para a preparação de 
superfícies para operações seguintes do processamento. Nas 
Processo de 
Manufatuta
(c)
Material inicial
Produto ou 
Parte completa
LoteLote
Processo de 
Manufatuta
(d)
Material inicial
Produto ou 
Parte completa
Lote Lote
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operações de revestimento, um fino filme de material é aplicado sobre 
a superfície da peça, tais como a pintura, anodização e galvanização. 
As operações de montagem são utilizadas para unir 
permanentemente duas ou mais partes individuais para formar uma 
nova entidade. As uniões podem ser do tipo que dificilmente podem ser 
desmontadas (solda, colagem e rebites) ou do tipo que pode ser 
facilmente desmontada (encaixes, parafusos, porcas e pinos). Alguns 
processos podem utilizar mais de uma destes métodos, como por 
exemplo, a montagem de circuitos eletrônicos. 
Geralmente são necessárias operações de manipulação de 
materiais e estocagem entre processos. Na maioria das indústrias, 
que possuem produção em lotes ou customizada, é gasto mais tempo 
com manuseio, movimentação e estocagem do que em operações de 
processamento, e em alguns casos, estes gastos representam a maior 
parte do custo do trabalho de manufatura. Como pode ser visto na 
Figura abaixo, do tempo utilizado na máquina, apenas 30% (1,5% do 
total) é utilizado na operação de processamento. 
 
Gasto de tempo típico em uma manufatura por lotes ou customizada. 
As operações de inspeção e teste são atividades de controle de 
qualidade. O propósito da inspeção é a verificação do atendimento das 
partes do produto aos padrões de especificações (dimensões, 
tolerâncias, ...), enquanto o teste geralmente está mais relacionado a 
verificação funcionais do produto. 
A coordenação e controle representam o maior ponto de interação 
entre as operações físicas sobre os produtos e as atividades de 
processamento de informações dos processos produtivos. Eles incluem 
as atividades de processamento/montagem e também as de 
gerenciamento de toda a planta produtiva. Em nível de processo o 
controle envolve a obtenção da performance objetivada através dos 
parâmetros utilizados no controle para o processo. Em nível de planta o 
controle envolve o uso efetivo da mão-de-obra, da manutenção de 
equipamentos, da movimentação de materiais, estoques, entrega no 
prazo de produtos de qualidade e a manutenção da operação da 
indústria com o menor custo possível. 
1.3 Decisão sobre alternativas de SM 
As instalações dos SM dependem da variedade e da quantidade a 
serem produzidas. Quando o SM possui uma grande flexibilidade o seu 
custo correspondente de produção é também alto (GAITHER, 2001). 
De outro lado quando o SM é focado no produto, seu custo de 
produção é relativamente baixo, mas o processo se torna inflexível, 
uma vez que os equipamentos e o treinamento dos funcionários são 
específicos. 
Um aspecto interessante em relação aos SM é que o ciclo de vida do 
processo produtivo tende a evoluir em função do ciclo de vida dos 
produtos, caracterizando uma interdependência entre os ciclos de vida 
dos processos e dos produtos. 
Tempo de 
Máquina Movimentação e espera
Tempo na 
Fábrica 
Tempo na 
Máquina 
30% 70%
Corte Alimentação, posicionamento, 
aferição, etc...
5% 95%
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Os processos produtivos afetam os custos de produção, a qualidade do 
produto e o volume de produtos que pode ser vendido. Já o volume de 
produtos vendidos justifica ou não o tipo de processo de produção. 
Dois fatores importantes na escolha do tipo de SM, ao serem 
desenvolvidas estratégias para as diferentes linhas de produtos a 
serem produzidas, são a determinação do volume de vendas esperada 
para cada produto e o número de modelos necessários para garantir a 
aceitação do mercado (Meredith, 1999). 
Além destes, deve ser avaliada a necessidade do capital a ser 
investido (valor atual líquido, taxa interna de retorno), o custo do capital 
(período de retorno do investimento) e os custos de produção dos 
diferentes métodos disponíveis. 
As diversas alternativas de SM apresentam diferentes funções de custo 
de produção. Uma função custo relaciona os custos fixos e variáveis 
com o número de unidades produzidas em alguma unidade de tempo 
(geralmente ano). Os custos podem ser fixos, quando ocorrem 
independentemente do volume a ser produzido (custos iniciais de 
equipamentos, instalações, com capital, etc...), ou variáveis, quando se 
dependem do volume produzido (mão-de-obra, materiais, etc...). 
A análise de equilíbrio é baseada na suposição que todos os custos de 
produção ou de prestação de serviços podem ser divididos em fixos e 
variáveis (Krajewski, Ritzman, & Malhotra, 2009, p. 20). 
A análise de break-even (ponto de equilíbrio) relaciona esses custos 
para identificar o ponto a partir do qual é vantajoso implantar um 
sistema de manufatura, podendo também ser utilizada para optar entre 
diferentes alternativas de sistemas de manufatura. 
A equação a seguir apresenta o comportamento do Custo Total de 
produção do período, em relação ao Custo Fixo e Custo variável por 
unidade, onde Q= número de unidades produzidas por período. 
CTotal=CFixo + CVariável * Q 
Para uma dada quantidade de produtos vendida é possível comparar a 
receita total obtida (R=Q*Lucro por unidade por período) com os custos 
totais no ponto de equilíbrio, sendo vantajosa a alternativa nos casos 
em que R > CTotal PE. 
Exemplo 1 
Uma empresa deseja optar entre três alternativas de sistemas de 
manufatura uma linha de montagem automatizada, uma manufatura 
celular e uma Job Shop, respectivamente,com os seguintes custos 
previstos para o ano seguinte: fixos, $2,25 milhões, $1,11 milhões, $0,5 
milhão; e variáveis $2, $4, e $6 / un. Sabendo que a receita obtida com 
cada unidade vendida é de $11, calcule o ponto de equilíbrio para cada 
alternativa. 
linha CTotal=2,25*10
6
 + 2 * Q  11*Q=2,25*10
6
 + 2 * Q  Q=250.000 
un/ano 
célula CTotal=1,11*10
6
 + 4 * Q 11*Q=1,11*10
6
 + 4 * Q  
Q=157.142,9un/ano 
Job CTotal=0,5*10
6
 + 6 * Q 11*Q=0,5*10
6
 + 6 * Q  Q=100.000 
un/ano 
Observe que para quantidades menores que 100 mil un/ano qualquer 
SM é deficitário; que é vantajoso produzir no sistema Job Shop 
somente quando a quantidade for superior a 100 mil un/ano até o limite 
de 157,14mil un/ano, quando é melhor produzir com o arranjo celular 
desde que a quantidade produzida não ultrapasse a 250mil un/ano, 
sendo que em quantidades superiores a essa dever-se-ia optar pelo 
sistema em linha. 
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A explicação e os gráficos esta diferente dos slides 
Como pode ser visto, a linha de montagem automatizada possui um 
custo fixo muito superior aos das demais alternativas, devido a 
robótica, controles computadorizados e equipamentos de manuseio de 
materiais necessários. Já os seus custos variáveis são menores que as 
demais alternativas, o que significa que seus custos por unidade de 
tempo não se elevam rapidamente a medida que o volume de 
produção aumenta, como pode ser observado através da menor 
inclinação da sua função custo. A manufatura celular apresenta custos 
fixos e variáveis intermediários entre a linha automatizada e uma Job 
Shop, que apresenta um menor custo fixo e um maior custo variável. 
Apesar da análise de break-even é amplamente utilizada para 
comparar alternativas de manufatura, ela possui algumas fragilidades 
quando comparada a outros métodos: a sua incapacidade em lidar de 
forma direta com a incerteza, é admitida como hipótese que todos os 
custos e volumes são conhecidos e há suposição de que os custos se 
mantêm ao longo da faixa de volumes possíveis e, além disto, a análise 
não considera o valor temporal do dinheiro. 
1.4 Medidas e Conceitos de desempenho de SM 
As fabricas tendem a limitar deliberadamente o seu escopo de 
operações/processos, de forma a executar ações específicas 
(manufatura focada/especializada). 
A Capabilidade (Capability) de um SM se refere às limitações técnicas 
e físicas, podendo se referir a capabilidades tecnológicas de 
processamento (apenas modelos A e B ou apenas cortes longitudinais 
em peças roliças de madeira); ou a capabilidades físicas, relacionadas 
às dimensões de peças ou ao dimensionamento do SM (tamanho e/ou 
peso de peças, ou a limitação na quantidade a ser produzida em um 
determinado período de tempo). 
Essas limitações são resultado de opções realizadas ao implantar o 
SM, que por sua vez foram baseadas na demanda existente e na 
prevista. Os conceitos utilizados para investigar o desempenho de SM 
podem ser expressos quantitativamente com base em medidas de 
desempenho que podem expressar: 
 capacidade física: capacidade de produção, taxa de produção e 
takt time; 
 e eficiência: utilização, disponibilidade, tempo de atravessamento e 
inventario em processo. 
A seguir serão apresentadas a definições e equações de medidas 
determinísticas de desempenho de SMs, em relação a modelos ideais, 
negligenciando assim complicadores normalmente presentes nas 
situações reais, tais como: taxas de defeituosos, variações nos tempos 
dos ciclos de operações ou de inadequada sequência das operações. 
2.250.000
$
1.110.000
500.000
100.000 250.000 Un/tempo
JS Celular
LM
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Capacidade de Produção 
A Capacidade de Produção (CP) é a taxa máxima de saída que uma 
instalação de produção (linha de produção ou centros de trabalho) 
consegue produzir assumidas determinadas condições de operação, 
sendo dependente do tempo disponível e da taxa de produção. 
A CP pode ser calculada através da equação abaixo, assumindo que 
as unidades processadas em cada centro de trabalho são homogêneas 
e as taxas de produção são as mesmas para todas as unidades 
produzidas. 
CP=n S H Rp (pç ou un mensais/semanais/diárias) 
Onde: n é o número de centros de trabalho que produzem; 
 S (Shift) é o número de turnos por período (turnos/semana); 
 H é o número de horas/turno; 
 Rp é a taxa de produção de cada centro de trabalho (un/hora). 
Em uma manufatura de partes/produtos discretos existe uma tendência 
em definir a CP de uma planta para as 24 horas/dia, trabalhando 
durante 7 dias/semana, o que corresponde a 168 horas/semana, 
referente ao máximo tempo disponível. 
Taxa de Produção 
A Taxa de Produção (Rp, Production Rate) em indústrias de partes 
discretas é usualmente expressa como uma quantidade produzida por 
hora. O tempo útil pode ser afetado pela disponibilidade e pela taxa de 
utilização dos equipamentos, conceitos que serão vistos nas seções 
seguintes. Uma forma prática de calcular Rp é dividir 60 min (tempo 
disponível) pelo tempo necessário para produzir uma peça: 
Rp= 60/ Tp (pç/hora ou pç/min) 
Para determinar Rp é necessário um estudo do tempo de 
processamento, envolvendo o tempo do ciclo de processamento/ 
montagem (Tciclo) e o tempo destinado ao setup (TSetup). 
Genericamente, o tempo Tc de uma operação de manufatura é definido 
como o tempo gasto no processamento ou montagem de uma unidade 
de trabalho e pode ser expresso por: 
Tciclo= To+ TMov+ TTroca (min/pç) 
Onde: Tciclo é o tempo do ciclo; 
TO é o tempo de operação no ciclo, ou seja, tempo gasto no 
processamento/montagem; 
TMov é o tempo de movimentação da parte/peça (min/pç) antes 
e depois do TO; 
TTroca é o tempo médio gasto na troca de ferramentas 
necessárias na produção de uma mesma peça. 
A taxa de produção em indústrias de partes discretas depende do tipo 
de planejamento e controle utilizado, que produz variações nos tempos 
de produção por unidade. Os tempos de produção por unidade podem 
ser calculados para: (i) produções por lotes unitários (Q=1), (ii) 
produção por lotes de tamanho determinado (Q>1), (iii) ou produção 
em grande quantidade (Q=muito grande). 
No caso de uma Job Shop onde a produção é por lotes de tamanho 
Q=1, o Tempo de produção de cada unidade é a soma dos tempos de 
setup (Tsetup, em min) e do ciclo de operação (Tc em min). Assim, o Tp 
por unidade de trabalho de uma determinada máquina é dado por: 
Tp= Tsetup + Tc (min/pç) 
Produção por lotes de 
tamanho unitário: Q=1 
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No caso de uma produção por lotes (Q>1) o Tempo de processamento 
de um determinado lote (TLote) pode ser calculado a partir de: 
TLote= Tsetup+ Q Tc (min/lote) 
Onde: TLote é o tempo para a produção de lote (min); 
TSetup é o tempo gasto na preparação da produção do lote 
(min); 
Q é a quantidade de peças do lote (un); 
Tc é o tempo de ciclo de operação por unidade (min/un); 
Assim, o tempo médio de produção e a taxa de produção de uma 
determinada máquina são dados por: 
 Tp médio= TLote / Q (min/pç) e 
Rp média= 60 / Tp média (pç/hora ou pç/min) 
No caso de uma produção em grande quantidade ou em massa 
(Q=muitogrande) o tempo de setup tem sua importância diminuída e o 
quociente Tsetup/Q  0, enquanto a taxa de produção equivale à taxa 
de ciclo da máquina Rp  Rc, assim: 
Rp  Rc = 60 / Tc (pç/hora ou pç/min) 
Para produção massa em linhas de manufatura/montagem é preciso 
especial atenção a forma de calculo do Tc uma vez que existe uma 
dependência sequencial entre estações, o que pode gerar gargalos. 
Nesses casos, o Tc Linha e a Rp Linha são limitados pelo tempo de ciclo e 
a taxa de produção da estação gargalo, que pode ser calculados a 
partir da equação a seguir: 
Tc Linha= TTransferência + TOperação Máximo (min/pç) 
Rp Linha= 60 / Tc Linha (pç/hora ou pç/min) 
Onde: TOperação Máximo é o tempo de operação da estação gargalo; 
TTransferência é o tempo de transferência das peças à estação 
gargalo. 
Takt Time 
O sistema de manufatura deve ser consistente com a taxa que o 
consumidor está demandando os produtos. O Takt time (TTakt em min), 
palavra alemã para definir cadência ou passo, ou tempo de passo é 
recíproco a taxa de demanda, porém adequado a disponibilidade de 
tempo na fábrica (TDisponível em min). 
TTakt= TDisponível / Q Demandada (min/pç) 
Por exemplo, caso sejam demandadas (Q Demandada) pelos 
consumidores 100 unidades por dia, e a fábrica opera em um turno de 
400 min por dia, a cadência a ser seguida pela produção, ou o takt 
time, seria igual a 400min/100min=4 min/unidade de trabalho. 
Exemplo 2 
Uma empresa possui um setor com seis máquinas dedicadas a 
produção de lotes de uma determinada peça. Sabendo que o setor 
opera regime de turnos contando com 10 turnos por semana, cada um 
de 8h, e que a taxa de produção média por máquina é de 17 pç/h, 
determine: (a) a capacidade de produção semanal máxima; (b) qual 
deveria ser o tempo de processamento máximo para produzir um lote 
de 10mil peças em uma semana; (c) na situação proposta no item b, 
qual seria o tempo de ciclo caso o tempo de setup médio de cada 
máquina fosse de 2h; e (d) na situação proposta no item a, que 
cadencia poderia ser determinada para a produção caso fosse 
necessário produzir 10.000 pç no com um prazo de entrega de duas 
semanas. Problema adaptado de (Groover, 2001, p. 43). 
Produção por lotes: Q>1 
Produção em grande 
quantidade: Q= muito 
grande 
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(a) A capacidade de produção semanal máxima é dada por: 
CP=n S H Rp  CP=6*10 * 8 * 17= 8160 pç/semana  136 
pç/turno/maq 
(b) A Rp para produzir 10mil pç pode ser calculado como segue: 
CP=n S H Rp  10.000=6*10 * 8 * Rp  Rp = 20,83 pç/h, por máquina 
Enquanto o Tp pode ser obtido da seguinte forma: 
Rp média= 60 / Tp médio  Tp médio= 60 / 20,83 = 2,88 min/pç 
(c) O tempo Tc, considerando setups simultâneos nas seis máquinas, é: 
TLote= TSetup+ Q*Tc  6*10*8 =2+10.000*Tc  Tc=(480-2)/10.000 
Tc= 0,0478 h/pç = 2,87 min/pç 
(d) o takt time seria: 
TTakt= TDisponível / Q Demandada  TTakt= (6*10*8)*2 / 10.000 
TTakt= 0,096 pç/h, por máquina = 5,76 min/pç, por máquina 
Utilização 
A Utilização (U, em %) é a quantidade de tempo que um processo 
produz em relação a sua capacidade, podendo ser calculada para uma 
máquina, sistema ou para toda a planta. O valor de U é obtido pelo 
cociente entre a Quantidade de peças produzidas (Qperiodo) e a 
Capacidade de Produção (CPperíodo), ambas em um mesmo período: 
 U= 100 * QPeríodo / CPPeríodo (%) 
Disponibilidade 
A Disponibilidade ou Availability (A, em %) é uma medida utilizada para 
indicar a confiabilidade de equipamentos. Ela pode ser definida através 
do Tempo médio entre falhas (Tmédio entre falhas, em horas) e do Tempo 
médio de conserto (Tmédio de conserto, em horas). 
A= 100 (Tmédio entre falhas-Tmédio de conserto)/Tmédio entre falhas (%) 
Tempo de atravessamento 
O Manufacturing Lead Time (MLT, tempo de atravessamento) refere-se 
ao tempo total requerido para o processamento de uma parte/peça ou 
produto através da planta. Genericamente, o tempo de atravessamento 
de um lote de partes/peças j (MLTj , em min) é dado por: 
MLTLote pçs j = ∑ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (min) 
Onde: Tc
ji
, Tempo de ciclo da peça j na operação (máquina) i, em min; 
Tsetup
ji
, Tempo de setup da parte j na operação i, em min; 
Q
j
, Quantidade de partes/peças j que está sendo processada; 
Tno
ji
, Tempo de não operação ao produzir peças j associado à 
operação i, em min. 
O Tno
i
 incluem a manipulação, estocagem temporária, inspeção e 
outras fontes de atraso quando as partes/peças não estão sendo 
processadas. Observe que o MLT de uma parte/produto j não inclui o 
tempo que as matérias primas ficam estocadas antes do início da 
escala de produção. 
No caso de lotes unitários (Q=1), onde a peça j recebe n operações, 
em máquinas diferentes, o MLT pode se calculado como segue: 
MLTPeça j= noperações (Tsetup + Tc + Tno) (min) 
Quando Q é muito grande os termos Tsetup e Tno são dominados pelo 
termo Q
j
*Tc
ij
, e assim o MLTj é igual ao somatório dos tempos de ciclo 
(Tc) das n máquinas onde a peça j é processada. No caso de uma 
máquina única MLTj é igual a Tc. 
Quando Q é muito grande e as estações de trabalho estão integradas, 
tendo o seu ritmo (taxa de produção) limitado ao tempo da estação 
gargalo, o MLTj pode ser calculado através de: 
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MLTj = noperações (Treposição + Máximo Toperação)= no Tc (min) 
Onde: Máximo Toperação é o tempo da estação gargalo (min/pç); 
noperações é o número de operações em diferentes maquinas; 
Treposição é o tempo de movimentação entre estações mais 
tempo de posicionamento da peça na estação (min/pç) 
Inventário em processo 
O Work in Process (WIP, Inventário em processo) é a quantidade de 
partes/peças existentes na fábrica, que estão sendo processadas ou 
estão entre operações de processamento. Uma medida aproximada de 
WIP pode ser obtida a partir dos termos anteriormente definidos: 
WIP= A*U*MLT*(CP / S*H) = A*U*MLT* Rp (pç) 
Onde: WIP é o produto em processo (pç); 
A é a disponibilidade (%), U a utilização (%), MLT o tempo de 
atravessamento (min); 
CP é a capacidade de produção (un/semana), S é o número de 
turnos (turnos/semana) e H é o número de horas (h/turno). 
Note que as unidades de MLT, CP, S e H (MLT e Rp) devem 
ser consistentes. 
Lei de Little 
A Lei de Little em um estado de equilíbrio, o número médio de itens 
(Nmédio) de em um sistema de filas é igual a taxa média de chegada 
(Rchegada) multiplicada pelo tempo médio (tmédio) que um item permanece 
no sistema. 
Nmédio= Rchegada * tmédio (pç) 
Exemplo 3 
Uma máquina opera 80 h/semana (2 turnos de 8h, por 5 dias) a plena 
capacidade, produzindo a uma taxa de processamento de 20 un/h. 
Durante determinada semana a maquina produziu um lote de 1000pç, 
ficando livre o restante do tempo. Determine: (a) a capacidade de 
produção da máquina; (b) sua utilização na semana considerada; (c) a 
disponibilidade da máquina sabendo que o tempo médio entre falhas é 
de 35h e o tempo médio para conserto é de 6h; (d) na situação do item 
anterior, qual a capacidade de produção da máquina; (e) considerando 
um tempo de setup de 3h, qual o tempo de atravessamento do lote de 
1000pç; (f) estime o inventário em processo considerando a utilização 
obtida no item b, a disponibilidade calculada no item c, e o MLT do lote 
de 1000pç. 
(a) A capacidade de produção semanalmáxima é dada por: 
CP=(n S H) Rp  CP=80*20= 1600 pç/semana 
(b) A utilização da máquina foi de: 
U= 100 * QPeríodo / CPPeríodo  U= 100 * 1000 / 1600 = 62,5% 
(c) A Disponibilidade da máquina é: 
A= 100 (Tmédio entre falhas-Tmédio de conserto)/Tmédio entre falhas 
A= 100 (35-6)/35 = 100*29/35 = 82,86 % 
(d) A capacidade de produção semanal da máquina passa a ser: 
CP=0,8286*80*20= 1325,71 pç/semana 
(e) O tempo de atravessamento é dado por: 
Rp= 60/ Tp  Tp = 60/ 20 = 3 min/pç  Tp = 0,05 h/pç 
MLTLote = 3+1000*0,05= 53h 
Note que o MLT da primeira peça produzida é de: 
MLTPeça= noperações (Tsetup + Tc + Tno)  MLTPeça= 1*(3+0,05)=3,05h 
(f) O WIP na produção do lote é de aproximadamente: 
WIP= A*U* MLT* Rp  WIP= 0,8286*62,5* 53h* 20pç/h= 548,95pç 
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Exercícios 
Exercício 1. 
Caracterize as manufaturas organizadas em posição fixa, por processo, celular e por produto 
em relação à quantidade e variedade de produzida, bem como descreva suas vantagens e 
desvantagens. 
Exercício 2. 
Quais são as operações de manufatura? Defina e exemplifique-as. 
Exercício 3. 
Uma linha automatizada, uma célula de manufatura e uma manufatura organizada por 
processo possuem, respectivamente, as seguintes estruturas de custos: fixo por ano igual a 
$110.000, $80.000, e $75.000; e variável por unidade igual a $2, $4, e $5. Considerando um 
preço de venda de $15, Construa o gráfico e responda: (a) Quais os pontos de equilíbrio entre 
os diferentes processos? (b) Qual o processo mais econômico para um volume anual de 
10.000 un? (c) Para quais faixas de volumes de produção cada um dos processos seria 
preferível? 
Exercício 4. 
Um serviço de televisão pela internet produzirá uma receita de $15/mês quando ofertado em 
uma área com potencial de 15mil clientes. Sabendo que a empresa tem um custo de $10/ mês 
por cliente, qual será o custo fixo máximo que a empresa poderá gastar por ano para adquirir e 
manter os equipamentos para poder operar na área. Problema adaptado de (Krajewski, 
Ritzman, & Malhotra, 2009, p. 31). 
Exercício 5. 
Uma empresa precisa implantar um processo que reduza a emissão de efluentes tóxicos. A 
empresa tem duas opções de processos, que com o mesmo nível de redução e que atendem 
as exigências legais. Sabendo que processo A apresenta o custo fixo de $300mil e variável de 
$600/un, enquanto o processo B apresenta o custo fixo de $120mil e variável de $900/un 
calcule: (a) a quantidade anual mínima de unidades produzidas que justificaria a implantação 
do processo A; (b) qual a diferença no custo total entre os processos A e B, caso fossem 
produzidas 800un/ano. Problema adaptado de (Krajewski, Ritzman, & Malhotra, 2009, p. 32). 
Exercício 6. 
Uma determinada parte é roteada através de 6 maquinas de uma indústria que produz por 
lotes. O tamanho dos lotes é 100pç e o tempo estimado de não operação por máquina é de 12 
horas. Baseado nos tempos de operação e de setup das máquinas apresentados abaixo, 
determine: (a) o MLT, e (b) a Taxa de produção da operação 3. Resposta: 141 horas e 2,73 
pç/hora. 
Máquina Tempo de Setup (hr) Tempo de Operação (min) 
1 4 5,0 
2 2 3,5 
3 8 10,0 
4 3 1,9 
5 3 4,1 
6 4 2,5 
Exercício 7. 
Suponha que as partes do problema anterior sejam feitas em grandes quantidades em uma 
linha de produção, onde um sistema de manipulação de materiais é utilizado para transferir as 
partes entre as máquinas, com um tempo de transferência entre estações de 15s. Sabendo 
que o tempo de setup da linha é de 150 horas, determine: (a) MLT para que uma peça saia da 
linha, (b) a taxa de produção para a operação 3, e (c) a taxa de produção teórica para toda a 
linha. Resposta: 151,025 horas, 5,85 pç/hora e 5,85 pç/hora. 
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2. Tecnologias de Automação e Controle 
2.1 Introdução e histórico 
Automação é a tecnologia pela qual um processo ou procedimento é 
realizado sem a assistência humana (GROOVER, 2001). Apesar de 
normalmente estar mais associada às indústrias de manufatura, ela 
tem sido usado em diversas áreas, como por exemplo, na automação 
comercial. O termo automação foi cunhado por Del Harder em 1946, 
para descrever os muitos dispositivos automáticos desenvolvidos para 
as linhas de produção da Ford Motor Company. 
Alguns inventos e desenvolvimentos auxiliaram na implementação da 
automação: partes intercambiáveis (1800), eletrificação (a partir de 
1881), linha de montagem em movimento (1913), linhas de 
transferência mecanizadas para a produção em massa (1924), teoria 
matemática para controle de sistemas (décadas de 1930 e 1940) e o 
computador eletromecânico MARK I, na Harvard University (1944) 
(Groover, 2001, p. 63). 
Sistemas de Suporte a 
Manufatura
Tecnologias de 
Movimentação de 
Materiais 
Sistemas de 
Controle de 
Qualidade
Nível de Empreendimento
Nível de Fábrica
(Instalações)
S
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Sistemas de Manufatura
Processos de Manufatura e Operações de montagem
Tecnologias de 
Automação e Controle
 
Segundo Gaiter e Frazier (1999), o significado do termo automação se 
alterou. No passado ele significava a substituição do trabalho manual 
por uma máquina. Hoje em dia a automação significa integrar uma 
ampla variedade de avançadas descobertas de informação e 
engenharia nos processos de produção para fins estratégicos. 
A tecnologia de processos são as máquinas, equipamentos e 
dispositivos que criam e/ou fornecem bens e serviços (Slack, 
Chambers, & Johnston, 2009, p. c. 8). Os autores propõem uma 
distinção conveniente entre tecnologias de processamento de 
materiais, de informação e de clientes e alertando que atualmente 
algumas tecnologias são integrantes ao processar as três formas de 
processamento, a exemplo de pontos eletrônicos de vendas e terminais 
de checkout. São exemplos destas diferentes formas, tecnologias de 
processamento: 
 de materiais: Máquina-ferramenta CNC, robô, AGV, Sistemas 
Flexíveis de Manufatura (SFM) e CIM; 
 de informação: redes locais, internet, extranet, sistemas de suporte 
a decisão e sistemas especialistas; 
 de clientes: entretenimento a bordo, esteiras rolantes leitora de 
código de barras e embarque aéreo. 
O investimento em tecnologia de produto e processo deve ser uma 
opção estratégica da empresa, de modo a transforma a fábrica em uma 
arma competitiva que auxilie a obter novas fatias de mercado (Gaither 
& Frazier, 2002, p. c. 5). Segundo os autores, a flexibilidade da 
manufatura é à base da estratégia de operações e direcionam o projeto 
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dos processos de produção, utilizando maquinas, ou sistemas de 
produção, fornecedores de flexibilidade: 
 máquinas de controle numérico (CN), que são máquinas 
previamente programadas para executar um ciclo de operações 
repetidamente. O comando das máquinas de CN (fitas e cartões) 
evoluiu com os avanços da computação para CN computadorizado 
(CNC), e posteriormente se sofisticaram para um comando por um 
computador único e distribuído de diversas máquinas (CND); 
 robôs, que são manipuladores de uso geral, reprogramáveis, de 
múltiplas funções e que possuem algumas características dos 
seres humanos; 
