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PROJETO DE FÁBRICA E MANUTENÇÃO INDUSTRIAL Prof. Marcelo Rodrigues Prof. Rui Francisco Marçal UNIASSELVI 2011 Caderno de Estudos NEAD Educação a Distância GRUPO Copyright UNIASSELVI 2011 Elaboração: Prof. Marcelo Rodrigues Prof. Rui Francisco Marçal Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo Da Vinci - UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI Rodovia BR 470, Km 71, nº 1.040, Bairro Benedito 89130-000 - INDAIAL/SC www.uniasselvi.com.br 621.7 R6961p Rodrigues, Marcelo. Projeto de Fábrica e Manutenção Industrial/ Marcelo Rodrigues [e] Rui Francisco Marçal. Centro Universitário Leonardo da Vinci –:Indaial, Grupo UNIASSELVI, 2011.x ; 191.p.: il Inclui bibliografia. ISBN 978-85-7830-313-6 1. Engenharia Industrial 2. Projeto e Manutenção I. Centro Universitário Leonardo da Vinci II. Núcleo de Ensino a Distância III. Título APRESENTAÇÃO Caro(a) acadêmico(a)! Iniciamos os estudos da disciplina PROJETO DE FÁBRICA E MANUTENÇÃO INDUSTRIAL com o compromisso de facilitar o acesso aos conteúdos básicos e essenciais para a compreensão da tarefa de planejar e elaborar o projeto de layout (arranjo físico) das instalações industriais. Sugerimos a leitura e o estudo do caderno e a realização dos exercícios e as consultas sugeridas a cada etapa. O assunto é complexo e remete a um conteúdo repleto de detalhamentos e diferenciações que devem ser sistematizadas. Cada passo requer a consulta às obras consideradas básicas e nenhuma delas esgota o tema. Por esta razão, sugerimos consultar o Quadro Referências x Temas com indicações de leituras complementares, que levarão a um maior domínio do assunto. Vamos ao estudo de nosso caderno! Prof. Marcelo Rodrigues Prof. Rui Francisco Marçal iiiPROJETO DE FÁBRICA E MANUTENÇÃO INDUSTRIAL iv 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 PROJETO DE FÁBRICA E MANUTENÇÃO INDUSTRIAL SUMÁRIO UNIDADE 1: PROJETO DE FÁBRICA ............................................................................. 1 TÓPICO 1: ESPECIFICAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS .................................... 3 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 3 2 ESPECIFICAÇÃO DE PROCESSOS ............................................................................ 3 2.1 PARÂMETROS PARA A AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE LAYOUTS ...................... 5 2.1.1 Métricas de Interação ............................................................................................... 5 2.2 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE LAYOUTS ............................................................ 12 RESUMO DO TÓPICO 1 ................................................................................................. 15 AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 16 TÓPICO 2: PLANEJAMENTO E PROJETO DE LAYOUT DE FÁBRICAS ................... 17 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 17 2 PLANEJAMENTO E PROJETO DE INSTALAÇÕES .................................................. 18 2.1TERMINOLOGIA ........................................................................................................ 19 3 TIPOS DE LAYOUT ..................................................................................................... 21 3.1 BASEADOS NO FLUXO ........................................................................................... 21 3.2 BASEADOS NA FUNCIONALIDADE ........................................................................ 24 4 LEVANTAMENTOS DE INFORMAÇÃO PARA O PLANEJAMENTO E PROJETO DO LAYOUT DE INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS ........................................................ 25 4.1 PRODUTO A SER PRODUZIDO ............................................................................... 25 4.2 PROCESSO DE PRODUÇÃO .................................................................................. 26 5 O LAYOUT E AS TENDÊNCIAS DOS SISTEMAS INDUSTRIAIS ............................. 28 RESUMO DO TÓPICO 2 ................................................................................................. 31 AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 33 TÓPICO 3: INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS .................................................................... 35 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 35 2 O PROJETO ................................................................................................................. 36 2.1 TIPOS DE CONTRATOS DE CONSTRUÇÃO .......................................................... 37 3 A LOCALIZACAO DA INDÚSTRIA ............................................................................. 39 3.1 UNIDADES QUE COMPÕEM UMA INDÚSTRIA ...................................................... 40 4 AS INSTALAÇÕES DA INDÚSTRIA ............................................................................ 41 5 EDIFICAÇÕES INDUSTRIAIS ..................................................................................... 47 5.1 ESTRUTURAS .......................................................................................................... 47 5.1.1 Estilo de cobertura para as estruturas .................................................................... 47 5.1.2 Estruturas de concreto ........................................................................................... 51 5.1.3 Estruturas de aço ................................................................................................... 51 5.1.4 Estruturas de madeira ............................................................................................ 53 5.1.5 Estruturas de alumínio ............................................................................................ 54 5.1.6 Comparando as Estruturas ..................................................................................... 54 vPROJETO DE FÁBRICA E MANUTENÇÃO INDUSTRIAL vi 5.1.7 Normas que regem a construção de estruturas industriais .................................... 55 LEITURA COMPLEMETAR ............................................................................................ 56 RESUMO DO TÓPICO 3 ................................................................................................. 62 AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 63 AVALIAÇÃO .................................................................................................................... 64 UNIDADE 2: MANUTENÇÃO INDUSTRIAL .................................................................. 65 TÓPICO 1: PRINCÍPIOS DA MANUTENÇÃO INDUSTRIAL ......................................... 67 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 67 RESUMO DO TÓPICO 1 ................................................................................................. 72 AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 73 TÓPICO 2: TERMINOLOGIA ..........................................................................................75 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 75 2 PRINCIPAIS TERMOS ................................................................................................. 76 2.1 FUNÇÃO REQUERIDA ............................................................................................. 76 2.2 DEFEITO ................................................................................................................... 76 2.3 FALHA ....................................................................................................................... 77 2.4 CONFIABILIDADE ..................................................................................................... 77 2.5 DISPONIBILIDADE ................................................................................................... 80 2.6 MANUTENIBILIDADE ............................................................................................... 80 RESUMO DO TÓPICO 2 ................................................................................................. 83 AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 84 TÓPICO 3: TIPOS DE MANUTENÇÃO .......................................................................... 85 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 85 2 MANUTENÇÃO CORRETIVA ...................................................................................... 86 2.1 MANUTENÇÃO CORRETIVA NÃO PLANEJADA ..................................................... 86 2.2 MANUTENÇÃO CORRETIVA PLANEJADA .............................................................. 88 3 MANUTENÇÃO PREVENTIVA .................................................................................... 89 3.1 QUANDO ADOTAR MANTENÇÃO PREVENTIVA? .................................................. 91 3.2 Atividades de Manutenção Preventiva ...................................................................... 92 3.2.1 Lubrificação ............................................................................................................ 92 3.2.2 Revisão ................................................................................................................... 93 3.2.3 Calibração .............................................................................................................. 93 3.2.4 Limpeza (limpeza técnica): ..................................................................................... 94 4 MANUTENÇÃO PREDITIVA ........................................................................................ 95 4.1 TIPOS DE MONITORAÇÃO DA MANUTENÇÃO PREDITIVA .................................. 95 4.1.1 Subjetiva ................................................................................................................. 96 4.1.2 Objetiva .................................................................................................................. 97 4.1.3 Contínua ................................................................................................................. 99 4.2 QUAIS MÁQUINAS DEVEM SER MONITORADAS PELA PREDITIVA? ............... 100 PROJETO DE FÁBRICA E MANUTENÇÃO INDUSTRIAL vii 4.3 ATIVIDADES DE MANUTENÇÃO PREDITIVA ....................................................... 101 RESUMO DO TÓPICO 3 ............................................................................................... 109 AUTOATIVIDADE ..........................................................................................................110 TÓPICO 4: COMO SURGEM AS FALHAS ...................................................................111 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................111 2 COMO SURGEM AS FALHAS ...................................................................................111 2.1 EVOLUÇÃO DE UMA FALHA ...................................................................................113 2.2 COMO SE COMPORTAM AS FALHAS ....................................................................114 LEITURA COMPLEMENTAR .........................................................................................116 RESUMO DO TÓPICO 4 ............................................................................................... 121 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 122 AVALIAÇÃO .................................................................................................................. 123 UNIDADE 3: SISTEMAS DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL ....................................... 125 TÓPICO 1: PLANEJAMENTO E CONTROLE DA MANUTENÇÃO ............................ 127 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 127 2 PLANEJAMENTO E CONTROLE ............................................................................. 127 2.1 ORGANIZAÇÃO DA MANUTENÇÃO ...................................................................... 131 2.2 SINAIS DA NÃO ORGANIZAÇÃO DA MANUTENÇÃO .......................................... 132 2.3 TIPOS DE ESTRUTURAS ORGANIZACIONAIS DA MANUTENÇÃO ................... 133 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 136 RESUMO DO TÓPICO 1 ............................................................................................... 138 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 139 TÓPICO 2: DOCUMENTAÇÕES DA MANUTENÇÃO ................................................. 141 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 141 2 DOCUMENTAÇÃO .................................................................................................... 141 2.1 FICHA DE CADASTRO DE EQUIPAMENTO .......................................................... 142 2.2 SOLICITAÇÃO DE SERVIÇO - SS ......................................................................... 142 2.3 ORDEM DE SERVIÇO - OS .................................................................................... 144 2.4 FICHA DE INSTRUÇÃO DE TRABALHO IT ........................................................... 146 2.5 FLUXO DA DOCUMENTAÇÃO BÁSICA DA MANUTENÇÃO ................................. 147 2.6 COMO DETERMINAR AS PRIORIDADES DE ATENDIMENTO ............................ 148 2.6.1 Classificando em função de sua importância no processo .................................. 149 2.6.2 Classificando em função da matriz GUT .............................................................. 150 RESUMO DO TÓPICO 2 ............................................................................................... 153 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 154 TÓPICO 3: QUALIDADE NA MANUTENÇÃO ............................................................. 155 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 155 2 PRINCÍPIOS PARA A QUALIDADE NA MANUTENÇÃO ......................................... 155 3 CERTIFICAÇAO PROFISSIONAL NA QUALIDADE DA MANUTENÇÃO ............... 156 PROJETO DE FÁBRICA E MANUTENÇÃO INDUSTRIAL viiiPROJETO DE FÁBRICA E MANUTENÇÃO INDUSTRIAL RESUMO DO TÓPICO 3 ............................................................................................... 159 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 160 TÓPICO 4: MANUTENÇÃOPRODUTIVA TOTAL - MPT ............................................ 161 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 161 2 ORIGEM E PRINCÍPIOS DA MTP ............................................................................. 161 3 OBJETIVOS DA MPT E AS PERDAS DENTRO DAS EMPRESAS ........................ 163 4 OS PILARES DA MPT ............................................................................................... 165 4.1 ALGUNS COMENTÁRIOS FINAIS SOBRE A MPT ................................................ 177 LEITURA COMPLEMETAR .......................................................................................... 178 RESUMO DO TÓPICO 4 ............................................................................................... 185 AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 186 AVALIAÇÃO .................................................................................................................. 187 REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 189 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L UNIDADE 1 PROJETO DE FÁBRICA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM A partir desta unidade, você será capaz de: examinar os conhecimentos e fundamentos teóricos e práticos do Planejamento Sistemático do Layout (SLP – Systematic Layout Planning) visando a sua adequação aos processos e sistemas de produção; identificar critérios para a escolha do processo de produção, tais como capacidade do sistema para criar produtos, capacidade de produção, qualidade dos produtos, fatores econômicos e ambientais, questões de segurança e ergonomia utilizados no projeto do produto e planejamento das instalações; apontar os elementos que devem ser considerados no processo do Planejamento e Projeto de Layout de Fábricas (Planejamento Sistemático do Layout (SLP – Systematic Layout Planning); discutir as mudanças no tratamento das questões relativas ao planejamento do layout e sua relação com as tendências modernas dos Sistemas Industriais. TÓPICO 1 – ESPECIFICAÇÃO DE PROCESSOS (INDUSTRIAIS) TÓPICO 2 – ARRANJO FÍSICO (LAYOUTS) EM PLANTAS PRODUTIVAS TÓPICO 3 – INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS PLANO DE ESTUDOS Esta unidade está dividida em três tópicos, sendo que, ao final de cada um deles, você encontrará atividades que o(a) auxiliarão na apropriação dos conhecimentos aqui disponibilizados. P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L ESPECIFICAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS 1 INTRODUÇÃO TÓPICO 1 UNIDADE 1 Começamos nosso estudo conhecendo/relembrando o conceito de Engenharia de Produção para que visualizemos que a tarefa de “especificar um processo” faz parte das atribuições e responsabilidades do engenheiro de produção. Segundo a definição da AIEA - American Industrial Engineering Association, em Batalha et al., (2008): A Engenharia de Produção trata do projeto, aperfeiçoamento e implantação de sistemas integrados de pessoas, materiais, informações, equipamentos e ener- gia, para a produção de bens e serviços, de maneira econômica, respeitando os preceitos éticos e culturais. Tem como base os conhecimentos específicos e as habilidades associadas às ciências físicas, matemáticas e sociais, assim como aos princípios e métodos de análise de engenharia de projeto para es- pecificar processos, predizer e avaliar os resultados obtidos por tais sistemas. NO TA! � Caro (a) acadêmico(a)! Para complementar seus conhecimentos, sugerimos a leitura do Capítulo 1 – O que é Engenharia de Produção?, do livro INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DE PRODUÇÃO. Batalha, Otávio Mário (organizador) et al., Editora Elsevier. 2 ESPECIFICAÇÃO DE PROCESSOS Depois da determinação do produto a ser fabricado, é necessária a especificação do processo de produção a ser utilizado. Nesta fase, é de grande importância o envolvimento do UNIDADE 1TÓPICO 14 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L responsável pelo projeto do layout. IMP OR TAN TE! � O termo produto designa um tipo específico de bem com características de tangibilidade, isto é, tem existência física. Distingue-se, portanto, do serviço, que apesar de ser também um bem, é um bem intangível. O termo produto pode ser também utilizado para designar o total de produção de uma determinada economia. (http://www.knoow.net/cienceconempr/economia/ produto.htm) O termo correspondente na língua Portuguesa é leiaute, cujo significado, segundo o dicionário Michaelis é: esboço bem-acabado de uma obra. Também pode ser traduzido por: disposição. Se a maior parte das decisões para a especificação do processo já foram tomadas antes do seu envolvimento, é necessário reexaminar o projeto, verificando o atendimento a especificações técnicas e as demandas a serem atendidas na instalação do equipamento e operação de modo a contribuir com o melhor desempenho das ações planejadas. Como entre o projeto e a instalação podem ocorrer necessidades de adaptações às condições reais num determinado tempo e espaço, é necessário identificar a existência de alguma flexibilidade no plano do processo que possa ser explorada. A escolha do processo de produção a ser utilizado depende de um grande número de diferentes fatores. Além da capacidade do sistema para criar produtos, deve ainda ser considerada a capacidade de produção, a qualidade dos produtos, os fatores econômicos, ambientais e as questões de segurança. A especificação final do processo de produção passa pela criação de alguns documentos, os quais se referem a: • Gráficos de Operações de Processo que listam todas as operações, as ferramentas necessárias, os tempos e a ordem pela qual as operações serão realizadas. • Roteiros que indicam a ordem pela qual as operações serão realizadas, bem como a sequência de máquinas ou estações de trabalho a serem utilizadas de forma a se obter uma parte ou a totalidade de um produto. • Planos de Processo que contêm informação mais detalhada acerca das operações fabris. Além da informação disponível nos gráficos de operações de processo e nos roteiros, contêm informação detalhada a utilizar tais como os valores dos parâmetros das máquinas. • Diagramas de Montagem que mostram a ordem preferencial em que os vários componentes são agrupados de forma a criar o produto final. • Diagramas de Precedência que mostram todas as operações a que é sujeita uma parte de um produto ou os passos de uma operação de montagem para além de indicarem quais as UNIDADE 1 TÓPICO 1 5 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L tarefas que devem ser executadas antes de outras começarem. O grafo resultante pode ser usado para determinar as sequências alternativas das operações fabris. 2.1 PARÂMETROS PARA A AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE LAYOUTS Define-se que um layout é de boa qualidade quando o custo de mover ou transportar materiais e pessoas entre instalações é mínimo. Deste modo, um dos parâmetros fundamentais para a avaliação da qualidade de layouts refere-se à interação entre as diferentes instalações e a distância entre estas. Nesta seção, são apresentadas as principais métricas usadas na avaliação da qualidade dos layouts. 2.1.1 Métricas de Interação A interação entre as diferentes instalações pode ser determinada segundo critérios subjetivos e/ou objetivos. Estes são normalmente designados por métricas qualitativas e métricas quantitativas, respectivamente. • Métricas Qualitativas Por vezes é difícil obter todos os dados qualitativos necessários ao projeto de layout. (MUTHER, 1973 apud TAVARES, 2000) desenvolveu um método que permite aos peritos capturar informaçõesde uma forma subjetiva. A este método deu o nome de Planejamento Sistemático do Layout (SLP – Systematic Layout Planning). O método baseia-se na definição de uma relação de adjacência para cada par de instalações. Esta relação representa a importância da adjacência de instalações, usando seis níveis de valores indicados a seguir, por ordem decrescente de importância: UNIDADE 1TÓPICO 16 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L A: Absolutamente necessário. E: Especialmente importante. I: Importante. O: Importância ordinária. U: Sem importância. X: Indesejável. Considerando um par de instalações com um nível de importância A, estas devem estar necessariamente adjacentes, enquanto que num par com o nível X, as instalações nunca deverão ficar adjacentes. Normalmente, um par com um dado nível de importância nunca será adjacente se existir um par com nível superior que não seja adjacente. ATEN ÇÃO! Um requisito fundamental do método SLP consiste em procurar que os níveis de importância sejam identificados segundo uma frequência crescente de A até U, enquanto a frequência de X depende do problema. Obviamente, se muitos pares possuírem o nível A, a probabilidade de todos ficarem adjacentes é menor. Estes níveis de importância, que são usualmente designados por classes de proximidade, podem ser facilmente convertidos para valores numéricos de modo a permitir uma medida quantitativa da qualidade do layout. A atribuição de um valor de adjacência para cada par de instalações é realizado construindo um Gráfico de Relações ou Diagrama de Relacionamento (MARTINS; LAUGENI, 1998) como o da Figura a seguir em que as letras representam a relação de adjacência de instalações, conforme citado acima e os algarismos a razão, o motivo da adjacência conforme o quadro em destaque na figura que segue. UNIDADE 1 TÓPICO 1 7 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L FIGURA 1 – UM EXEMPLO DE UM GRÁFICO DE RELAÇÕES COM QUATRO INSTALAÇÕES FONTE: Tavares (2000). A figura final assemelha-se a um diamante e representa a relação entre pares de instalações. A metade superior dos losangos das pontas do diamante é usada para indicar o nível de importância da adjacência representado por letras (do nível A ao X), enquanto a metade inferior é usada para justificar o motivo do nível atribuído. Em cada caso, é necessário criar uma tabela que descreva o significado dos códigos de justificação utilizados, conforme o exemplo da Figura anterior. • Métricas Quantitativas As medidas de fluxo indicam o grau de interação entre pares de instalações e, como tal, os valores de fluxo entre todos esses pares devem ser consideradas no projeto de layout. Não se deve esquecer, no entanto, outros possíveis fatores que podem influenciar a localização das instalações, tais como a área, a forma e os requisitos de espaço. Uma métrica quantitativa muito usada pelos peritos é a frequência de viagens entre as instalações visando à movimentação de recursos para a realização das operações. Esta movimentação está relacionada à logística interna da fábrica ou entre áreas diferentes da empresa e depende do arranjo organizacional das diferentes facetas da produção (vendas, estoque, expedição, depósitos, entre outros). (BALLOU, 1993) O fluxo de materiais entre instalações e/ou pessoas é também outra métrica do fluxo. A informação necessária para executar esta tarefa encontra-se, normalmente, em diversos documentos, tais como: relações de materiais, roteiros, planos de processo e diagramas de precedência. Segundo Ballou (1993), é de responsabilidade da operação do sistema logístico a definição da estrutura interna na empresa, o que representa um melhor desempenho do fluxo UNIDADE 1TÓPICO 18 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L de bens, serviços, recursos e rapidez no atendimento interno ou externo. A organização das instalações, segundo o autor, vai respeitar as funções definidas pela empresa como básicas. Normalmente, as funções finanças, manufatura e marketing, podendo haver outras escolhas conforme a filosofia da organização/empresa. A escolha estratégica das funções consideradas básicas pode gerar conflitos que devem ser considerados e minorados com um planejamento de layout de instalações para produção adequadas à organização da empresa. DIC AS! Como sugestão, leia o capítulo 6 – LAYOUT, da página 108 a 139, de MARTINS, Petrônio G., LAUGENI, Fernando Piero. Administração da Produção. São Paulo: Saraiva, 1998. A partir de sua leitura, procure realizar o exercício 10 (resolvido), página 131 – referente à aplicação do diagrama de relacionamento (MARTINS; LAUGENI, 1998) ou gráfico de relações (TAVARES, 2000). Com a leitura do capítulo, você pode conferir como estes conceitos são relacionados a outros na área da gestão da produção, além de exemplos práticos de aplicação dos princípios de organização e relacionamento em diferentes tipos de linha de montagem (produto único; multiprodutos, células de manufatura e escritório). Aproveite para examinar os aspectos, problemas e questões envolvidos nos outros exercícios e verifique como os conceitos estudados se aplicam na solução de problemas de planejamento de layout. Quanto aos volumes de produção, estes se obtêm das previsões de produção. Combinando os dados de processo com os dados dos volumes de produção, é possível determinar o fluxo entre instalações. Para determinar o fluxo entre instalações são usadas geralmente dois tipos de matrizes: • Matriz De-Para: mostra o fluxo De uma instalação Para outra, ou seja, o fluxo em cada direção para cada par de instalações; • Matriz de Fluxo: indica o fluxo entre instalações e, portanto, combina o fluxo nas duas direções. Esta matriz é simétrica, no sentido em que o valor do fluxo inserido na posição (i, j) é igual ao da posição (j, i). É claro que nestas matrizes o valor do fluxo inserido nas posições da diagonal principal descendente (todas as posições (i, i) é sempre zero. Na construção destas matrizes, é necessário calcular os valores de fluxo equivalentes de modo a assegurar que os valores do fluxo inseridos na matriz são proporcionais. UNIDADE 1 TÓPICO 1 9 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L DIC AS! DIC AS! Por exemplo, se 1000 peças da parte X são deslocadas entre a instalação 1 e a instalação 2, e 100 peças da parte Y são deslocadas entre a instalação 3 e a instalação 4, mas, no entanto, a parte Y pesa 100 vezes mais que a parte X, então o fluxo equivalente em termos de peso é 1 entre a instalação 1 e a instalação 2, e 10 entre a instalação 3 e a instalação 4. O fluxo total entre duas instalações é calculado pela soma dos fluxos equivalentes de todas as partes entre as duas instalações. O gráfico de processo para cada parte é examinado para determinar quais as instalações que são visitadas. Uma estimativa da procura de cada parte é calculada usando as previsões da procura dos produtos finais e a relação de materiais. Finalmente, a procura é convertida em fluxos equivalentes. Para o cálculo do fluxo equivalente é comum considerar o peso ou a quantidade unitária do equipamento de manipulação de material ou transporte. A quantidade unitária pode ser um recipiente, um pallete (estrado padronizado para a acomodação de cargas ou uma caixa). Ocasionalmente, se um item a ser movido for extremamente caro e susceptível de ser danificado durante a sua manipulação, o fluxo pode ser pesado de acordo com o risco envolvido e o valor do mesmo. Também sobre isso, consultar MARTINS e LAUGENI. Administração da Produção. São Paulo: Saraiva, 1998, Cap. 4 – Administração de Recurso Materiais, especialmente os subitens referentes à ‘Organização da Área de Materiais’ e Análise das Necessidades dos Clientes (Reposição, recebimento, armazenagem, layout de almoxarifado e distribuição física).• Métricas de Distância Um fator fundamental na avaliação da qualidade de um dado layout é a distância entre as unidades de produção. O cálculo da distância pode ser efetuado de diversas formas. Geralmente, estas consideram o centro geométrico das instalações. Algumas das formas de cálculo da distância podem ser as que se enumeram a seguir (HERAGU, 1997 apud TAVARES, 2000): • Euclidiana: é o comprimento do segmento de reta que une os centros das instalações. A distância entre as instalações i e j é dada pela equação a seguir: UNIDADE 1TÓPICO 110 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L Embora não seja uma medida realista em algumas situações é, no entanto, uma das formas de cálculo de uso frequente. • Euclidiana quadrática: é uma métrica de distância que usa a equação a seguir: Esta medida atribui uma maior preponderância aos pares de instalações que se encontram mais afastados. • Retilínea: é também conhecida por distância Manhattan ou retangular. Esta métrica da distância é dada pela equação a seguir: É uma das mais usadas visto que permite um cálculo muito simples e é apropriada para muitas situações práticas como, por exemplo, a distância entre dois pontos numa cidade ou a distância entre instalações servidas por dispositivos de transporte de materiais, entre os quais apenas pode haver movimento de uma forma retilínea. • Tchebychev: é uma métrica da distância que é dada pela equação a seguir: Esta forma de medida é muito usada em situações em que o tempo gasto para chegar ao centro da instalação j a partir da instalação i depende da (maior) distância segundo x ou y. • Distância lateral: é uma métrica diferente das anteriores, por permitir que se faça o cálculo da distância efetivamente percorrida pelo equipamento de transporte ao longo do seu percurso. Na figura a seguir, a distância entre a instalação i e a instalação j é dada pela soma dos comprimentos dos segmentos a, b, c e d. A principal aplicação desta métrica de distanciamento é em problemas dos layouts industriais, no entanto, como o percurso do equipamento de UNIDADE 1 TÓPICO 1 11 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L transporte não é conhecido à partida, esta métrica é usada apenas nas etapas de planejamento e avaliação de soluções. FIGURA 2 – DIMENSÕES PARA O CÁLCULO DA DISTÂNCIA LATERAL FONTE: Tavares (2000). • Adjacência: é uma métrica simples que indica apenas se as instalações são ou não adjacentes; no entanto, não consegue diferenciar entre duas instalações não adjacentes. Esta métrica é usada para calcular o desempenho do layout na presença de medidas de interação qualitativas. Em geral, a distância d é calculada da seguinte forma, conforme as variável de contorno 0 e 1: Considerando a figura anterior, observa-se que: • Caminho mais curto: é uma métrica usada em problemas de localização e distribuição baseados em grafos. Existem caminhos alternativos entre diferentes pares de nós e a cada caminho está associado um peso, que representa a distância entre os nós adjacentes. UNIDADE 1TÓPICO 112 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L A respeito dos pares de nós: Para Slack et al. (2009, p. 402-403), em todos os diagramas de rede de atividades em que se demonstra que elas têm um relacionamento, a sequência ou fluxo é denominado de caminho. O caminho mais longo é o caminho crítico. Os nós são os pontos em que dois ou mais fluxos se encontram ou partem. DIC AS! Consulte Planejamento de rede (p. 399 – 401) em Slack et. al., Administração da Produção, 2009, Cap. 16 – Planejamento e Controle de Processos, da página 399 a 410. 2.2 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE LAYOUTS Para se avaliar a qualidade de um dado layout, diversos critérios podem ser usados. Estes podem ser agrupados em duas classes, que diferem por se basearem em fatores qualitativos e quantitativos. Os critérios qualitativos mais comuns são baseados nas classes de proximidade, enquanto que os quantitativos são geralmente baseados nos valores do fluxo. O método mais comum de avaliar a qualidade de um layout, considerando a classe e baseado em fatores qualitativos, usa uma combinação entre classes de proximidade e a métrica de distância por adjacência. O custo de um layout é dado pela equação a seguir: Em que: : é o custo qualitativo total de um dado layout; : é o valor da classe de proximidade para o par entre as instalações i e j; e : é a distância entre as instalações i e j segundo a métrica de adjacência. Por outro lado, o método mais comum para avaliar a qualidade de um layout, considerando fatores quantitativos, baseia-se geralmente em três parâmetros: o fluxo de UNIDADE 1 TÓPICO 1 13 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L materiais ou frequência de viagens entre instalações; a distância entre instalações usando normalmente uma métrica Euclidiana ou Quadrática e; em algumas situações, um custo que em geral é o custo associado ao transporte de uma unidade de material por unidade de distância. Esta forma quantitativa de avaliar a qualidade de layout é dada pela equação a seguir: Em que: : é o custo quantitativo total de um dado layout; : é o custo de transporte de uma unidade de material por unidade de distância entre as instalações i e j; : é o fluxo entre as instalações i e j; e : é a distância entre as instalações i e j, segundo as métricas de Euclidiana ou Retilínea. O parâmetro pode ser usado para representar fatores qualitativos, cada um com um peso associado. Pode também representar o tempo gasto no transporte ou o custo associado ao equipamento de manipulação de materiais. Outros valores de custo qualitativos e quantitativos podem ser identificados, podendo envolver combinações de diversos tipos de valores de custo. Na maior parte das situações práticas é bastante difícil determinar valores para o parâmetro e, portanto, é muito frequente que estes valores sejam estimados. (HERAGU, 1997 apud TAVARES, 2000) IMP OR TAN TE! � Nas situações em que a avaliação de um dado layout não requer o uso deste parâmetro, basta considerar a atribuição do valor 1 a todos os cij. UNIDADE 1TÓPICO 114 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L Tanto os métodos de avaliação baseados em fatores qualitativos como os baseados em fatores quantitativos, possuem as suas limitações: • Os métodos baseados em fatores qualitativos possuem demasiada subjetividade e o layout é obtido pela pré-atribuição de valores numéricos às várias classes de proximidade. • Por outro lado, os métodos baseados em fatores quantitativos não conseguem tratar de uma forma efetiva restrições como, por exemplo, a situação em que duas instalações devem estar tão distanciadas quanto possível devido a questões ambientais ou de segurança. • Considerando estas limitações foram introduzidos métodos de avaliação de layout multicritério (TAVARES, 2000) que consideram os fatores qualitativos e quantitativos. Alguns autores observaram que o PPLI - Problema do Projeto de Layout de Instalações (este problema é conhecido na literatura internacional por Facility Layout Design Problem) é um problema de natureza dinâmica (ROSENBATT, 1986; MONTREUIL; VENKATADRI, 1991; URBAN, 1992 apud TAVARES, 2000), ou seja, o projeto não é estático, sofre mudanças e adaptações para responder às demandas de cada etapa de um processo ou situação. Desta forma, surgiu uma formulação do problema que leva em conta que o fluxo é função do tempo (TAVARES, 2000), ou seja, depende da programação das operações conforme aspectos relativos aos tempos a serem utilizados em cada etapa ou evento e da sazonalidade da produção. IMP OR TAN TE! � Para um dado problema, poder-se-á usar variações dos critérios aqui apresentados. Uns critérios serão mais adequados do que outros em cada situação, em cada projeto. Cabeao projetista do layout, a responsabilidade de escolher o critério, ao verificar o que melhor se adapte aos objetivos a atingir. (TAVARES, 2000). UNIDADE 1 TÓPICO 1 15 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico, você estudou: • Que a escolha do processo de produção depende de aspectos (fatores) tais como: capacidade do sistema para criar produtos, capacidade de produção, qualidade dos produtos, fatores econômicos e ambientais, questões de segurança e ergonomia. • Os parâmetros para a avaliação da qualidade de layouts: métricas qualitativas, métricas quantitativas e métricas de distância. • As métricas de distância: euclidiana, euclidiana quadrática, retilínea, Tchebychev, distância lateral, adjacência e caminho mais curto são usados para o cálculo da distância entre as unidades de produção. • Os critérios qualitativos (baseados nas classes de proximidade) e os qualitativos (baseados nos valores do fluxo) para a avaliação da qualidade de layouts. UNIDADE 1TÓPICO 116 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L AUT OAT IVID ADE � Caro(a) acadêmico (a)! Como atividade de fixação do Tópico 1, realize os exercícios propostos a seguir. Consulte a apostila e depois, verifique seu desempenho conferindo a folha de respostas. 1) Quais critérios devem ser levados em consideração para a escolha do processo de produção, projeto do produto e planejamento das instalações de uma fábrica? 2) A especificação final do processo de produção passa pela criação de alguns documentos que se referem a: Gráficos de Operações de Processo, Roteiros, Planos de Processo, Diagramas de Montagem, Diagramas de Precedência. A que se referem cada um dos documentos? 3) Enumere e descreva os parâmetros usados para a avaliação da qualidade de layouts. 4) Descreva os seis níveis de relação de adjacência propostos no método conhecido como Planejamento Sistemático do Layout (SLP – Systematic Layout Planning). 5) Faça um quadro indicando as limitações de cada método de avaliação, destacando que recursos podem ser usados para compensá-las. 6) Elabore um Gráfico de Relações, conforme o exemplo da Figura 1, utilizando a relação de adjacência entre supostas 10 instalações de uma empresa (Produção, Diretoria, Recursos Humanos, Logística, Estocagem, Manutenção Compra, Marketing, Financeiro e Vendas) e os seis níveis de valores (A: Absolutamente necessário; E: Especialmente importante; I: Importante; O: Importância ordinária; U: Sem importância e X: Indesejável). P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L PLANEJAMENTO E PROJETO DE LAYOUT DE FÁBRICAS 1 INTRODUÇÃO TÓPICO 2 UNIDADE 1 Este tópico trata dos aspectos relativos ao processo de Planejamento e Projeto de Layout de Fábricas, focando-se na caracterização dos aspectos envolvidos, na identificação das suas principais dificuldades, na descrição de alguns dos modelos de layout mais usados e na apresentação de alguns dos principais métodos usados na resolução de problemas de localização, arranjo e fluxo de instalações industriais/fabris. O planejamento e arranjo físico de recursos (materiais e/ou humanos) em instalações industriais, serviços, escritórios, instalações comerciais, são problemas típicos de Projeto de Layout de Instalações. O Planejamento e Projeto de Layout de Fábricas levam em consideração os seguintes elementos: • a sequência de operações de um processo de produção (sequência das operações); • quais e que quantidade de recursos disponíveis para cada tipo de operação (recursos); • fluxo de materiais e de pessoas (fluxos); • estocagem de materiais, peças em processamentos e produtos finalizados (armazenamento); • abastecimento de insumos: energia, água, matéria prima, entre outros (abastecimento); • espaço necessário (para as diferentes instalações considerando também as administrativas e de apoio como setores de manutenção, transporte, expedição e recepção de matéria-prima entre outros); • localização adequada (acesso, movimentação entre fornecedores, consumidores e transportadores). UNIDADE 1TÓPICO 218 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L 2 PLANEJAMENTO E PROJETO DE INSTALAÇÕES No processo de planejamento e na elaboração do projeto, deve-se considerar um conjunto de equipamentos que devem ser instalados dentro ou fora de uma edificação. O arranjo físico deve assegurar o bom desempenho das instalações e o atendimento a uma ou várias especificações para um dado problema de produção (custo, fluxo, qualidade, automatização das operações, entre outros). As atividades de planejamento e elaboração do projeto podem ser aplicadas a diversas áreas de produção e problemas reais, tais como instalações industriais, escritórios, armazéns, parques de estacionamento, restaurantes, serviços de atendimento etc. Neste estudo, será considerado o caso particular dos problemas típicos do planejamento e projeto de arranjo físico para instalações industriais. Este caso específico é denominado Problema do Projeto de Layout de Instalações – PPLI. Este problema é conhecido na literatura internacional por Facility Layout Design Problem. Os PPLI são problemas de otimização (= utilizar ao máximo determinado recurso seja ele humano, físico, ou financeiro). O objetivo fundamental, quando se trata com este tipo de problemas, está em encontrar soluções que minimizem o custo de operação de uma unidade fabril. A função do Planejamento do Layout de uma instalação é obter uma combinação ótima entre a disposição dos elementos que configuram as instalações industriais e sua utilização, gerada pela existência dos diferentes fluxos da produção dos diferentes produtos. Visa, também, harmonizar e integrar equipamentos, mão de obra, materiais, áreas de movimentação, áreas de estocagem, áreas administrativas, mão de obra indireta, enfim, todos os itens que possibilitam a atividade industrial. IMP OR TAN TE! � Ao se elaborar, portanto, o planejamento de layout, deve-se procurar a disposição que melhor conjugue equipamentos, força de trabalho, produtos, fases do processo ou serviço, de forma a permitir o rendimento máximo dos fatores de produção (LAHMAR e BENJAAFAR, 2005; MENG et al., 2004 apud TAVARES, 2000). UNIDADE 1 TÓPICO 2 19 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L 2.1TERMINOLOGIA No planejamento e projeto de instalações industriais, o processo de comunicação entre os profissionais envolvidos é muito importante porque pode facilitar a obtenção de informações precisas sobre os vários aspectos da produção. Em face desta necessidade, os termos técnicos devem ser utilizados adequadamente, principalmente em registros e planos técnicos. Em sua maioria, a terminologia utilizada tem origem inglesa e, em algumas situações, não há correspondência na língua portuguesa que traduzam claramente e de forma adequada alguns dos conceitos mais encontrados nas áreas tecnológicas. Esta secção destina-se a apresentar a correspondência em português para alguns dos termos encontrados frequentemente na literatura em língua inglesa, especialmente os relacionados com a PPLI e com o layout de instalações. Estes termos são os mais usados ao longo deste trabalho. Existem situações, contudo, em que não é possível encontrar uma correspondência adequada para os termos capazes de expressar corretamente o seu conceito. Nestes casos, optou-se por manter o termo original. Um exemplo desta situação é o termo layout. Embora o melhor termo que se encontrou seja a palavra ‘disposição’, esta palavra não consegue exprimir de forma adequada o conteúdo semântico do termo original. O Quadro a seguir contém a relação dos termos mais usados quando alguém se refere à problemática do layout de instalações. Para cada um destes termos é apresentado um conjunto de correspondênciaspossíveis. No quadro, quando existe mais do que uma correspondência, foi destacada aquela que melhor traduz o conceito original. Embora este estudo se relacione essencialmente com os termos utilizados no planejamento de layout de instalações industriais, os mesmos termos estão presentes, por exemplo, na área de layout de serviços. Layout Disposição, plano, traçado, composição. Plant Planta, fabrica, instalação, instalação de máquinas. Part Parte, fração, porção, lote, quinhão, parte ou componente de um produto. Facility Instalação, serviço. Location Localização, determinação da posição, demarcação, situação, estabelecimento de um lugar. Process Processo, progresso, método, técnica, curso de operações, encadeamento, série de operações. Handling Manipulação, manejo, manejamento, ação de manejar. Flow Fluxo, corrente, curso. Assembly Montagem, conjunto de pecas que constituem uma unidade. QUADRO 1 – TERMOS RELACIONADOS COM O PROJETO DE LAYOUT FONTE: Adaptado de: Tavares (2000). UNIDADE 1TÓPICO 220 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L No caso particular das instalações industriais, os problemas são resolvidos com um planejamento que persiga determinados objetivos, como os indicados (MECKLENBURGH, 1985; FANCIS et al., 1992; HERAGU, 1997; MCKENDALL et al., 1999 apud TAVARES, 2000): • minimizar o custo de manipulação ou manobra de materiais, o tempo e sua a frequência; • minimizar o capital e custo de operação do equipamento e da planta (o termo planta refere- se à parte ou a todo o espaço interior da instalação fabril que normalmente é o interior de um edifício); • minimizar o tempo global de produção; • maximizar o uso de espaço em termos efetivos e econômicos; • facilitar a operação do processo de produção e do fluxo; • proporcionar conforto e segurança aos recursos humanos; • assegurar a flexibilidade do arranjo e operação; • minimizar a variação nos tipos de equipamento de manipulação e manobra de materiais; • facilitar a estrutura organizacional e a gestão da tomada de decisões; • minimizar o risco e o incômodo do público; • assegurar uma construção segura e eficiente; e • obedecer a considerações legais, tais como o bem-estar da força laboral, atender a problemas de segurança e do ambiente. Estes objetivos representam os diferentes aspectos técnicos, ambientais, materiais, operacionais, humanos e financeiros em relação ao uso dos equipamentos fabris e têm impactos sobre as decisões quanto às instalações físicas. Na resolução dos problemas, estes objetivos são considerados em relação a outros dois fatores. São eles: • Adjacência: (situação aproximada de um lugar com outro – podem ser aplicados aos objetivos de 1 a 12 na relação apresentada; • Distância: (intervalo que separa dois pontos no espaço - pode ser aplicado aos objetivos de 1 a 5 na relação apresentada. Para solucionar os problemas típicos de um PPLI, se faz necessário usar uma representação para a especificação das possíveis soluções. Uma destas formas de representar denomina-se layout de blocos e estabelece a localização relativa e o tamanho das instalações. Normalmente, estas instalações requerem uma área fixa embora a sua forma possa ser variável. (TAVARES, 2000) A representação por blocos pode ser realizada de uma forma discreta ou contínua. Numa representação por blocos, discreta, é usada uma coleção de grades para representar as instalações. Por outro lado, numa representação contínua são considerados parâmetros como o ponto central, a área, o comprimento e a largura de cada instalação para especificar UNIDADE 1 TÓPICO 2 21 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L a sua localização exata dentro da planta. A figura a seguir (a) mostra uma solução para um PPLI representada por um layout de blocos, em que cada bloco representa uma instalação. É possível, ainda, realizar algum trabalho adicional de forma a determinar um layout mais detalhado, figura 3 (b), em que a estrutura de corredores para o equipamento de transporte, os locais dos pontos de entrada e saída e o layout dentro de cada instalação é especificado. A determinação do layout detalhado inclui problemas de layout de linhas de fluxo, problemas de layout de máquinas e problemas de desenho de células de manufatura, onde se considera que as máquinas são de igual área e de dimensões fixas. (HASSAN,1995; MELLER, 1996 apud TAVARES, 2000) FIGURA 3 – (a) LAYOUT DE BLOCOS E (b) LAYOUT DETALHADO FONTE: Tavares, (2000). 3 TIPOS DE LAYOUT Os tipos de layout podem ser baseados tanto no fluxo como na funcionalidade. 3.1 BASEADOS NO FLUXO Os layouts são frequentemente classificados de acordo com o tipo de transformação física que irão executar – como no caso da organização da produção em grupos de atividades (corte, perfuração, estampagem, lixa, fresa, pintura, entre outras), ou serviços (recepção ou estoque de materiais, depósito de bens produzidos, expedição etc.). UNIDADE 1TÓPICO 222 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L De acordo com o processo produtivo, natureza dos produtos e tipo de operações executadas, as seguintes categorias de layout podem ser assim identificadas: De produto estático: quando o produto a processar é volumoso e não pode ser facilmente deslocado, esta categoria é aplicada ao arranjo físico. Nestes casos, o produto é fabricado ou montado num local fixo e os recursos materiais e/ou humanos deslocam-se à volta do produto. Alguns exemplos deste tipo são encontrados na construção de edifícios, aviões ou navios. A fabricação deste tipo de produtos é controlada de acordo com o projeto e a localização dos recursos é alterada à medida que a construção evolui. A figura a seguir mostra um exemplo de um processo de fabricação que usa o layout estático. FIGURA 4 – EXEMPLO DE UM PROCESSO DE FABRICAÇÃO QUE USA O LAYOUT ESTÁTICO FONTE: Disponível em: <http://agaas.com/technical/primer/files/stacks_image_266_1.png>. Acesso em: 26 jun. 2010. • Baseado no produto ou na produção: quando um produto ou um conjunto de produtos muito semelhantes são fabricados em grandes volumes e as máquinas ou estações de trabalho são arranjadas segundo uma linha de produção ou montagem. Antes da elaboração de uma configuração deste tipo, é frequente a determinação do melhor conjunto de tarefas ou operações que devem ser executadas em cada estação. Neste tipo de layout, a planta é desenhada em torno do produto, de tal forma a facilitar a produção. A figura a seguir exibe um exemplo de linha de produção em que a ordem das máquinas na linha segue a ordem onde o processo produtivo é realizado. UNIDADE 1 TÓPICO 2 23 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L FIGURA 5 – EXEMPLO DE LINHA DE PRODUÇÃO BASEADA NO PRODUTO FONTE: Autor. • De grupo ou celular utiliza-se quando uma família de componentes é fabricada numa pequena célula. Com este arranjo, um grupo de máquinas forma uma célula. Cada célula terá o seu sistema de manejo ou manipulação de materiais, tipicamente um robot ou sistema de transporte. Se for possível, uma parte do componente é completamente processada numa simples máquina. Todos os componentes são, então, encaminhados para as áreas de montagem. A figura a seguir ilustra um exemplo de layout em célula. FIGURA 6 – EXEMPLO DE LAYOUT EM CÉLULA FONTE: Autor. UNIDADE 1TÓPICO 224 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L • Baseado no processo agrupa máquinas que executam tarefas ou operações similares em diferentes departamentos. Desta forma, podem ser encontrados departamentos com tornos mecânicos, departamentos com fresas, departamentos com máquinas de polir, entre outros. Layouts deste tipo geram um enorme volume de tráfego no transporte de componentes entre departamentos para as várias operações. Uma vantagem desta via está na especialização dos trabalhadorese supervisores no processo produtivo. • Híbrido considera que nem todas as companhias podem adotar apenas um tipo de layout. Com a adaptação ao mercado, quer pelo aumento de volume e linhas de produtos, uma companhia pode constatar que nenhuma das soluções anteriores resolve os seus problemas. Desta forma, é frequente encontrar layouts que são uma combinação dos anteriormente descritos. IMP OR TAN TE! � É de grande importância que você entenda a diferenciação que gera esta classificação. O entendimento sobre as relações com as características da produção, conduzirá a escolha do tipo de layout mais apropriado. 3.2 BASEADOS NA FUNCIONALIDADE Uma forma diferente de classificar os diferentes tipos de layout relaciona-se com a sua funcionalidade. Um típico armazém comercial pode ser classificado como um layout de processo, considerando obviamente os diversos departamentos, tais como vestuário, acessórios, utensílios, serviços ao cliente, entre outros. Mas como complemento a esta orientação ao processo, o layout dá corpo a um número maior de outras funcionalidades. Entre estas, podem ser identificadas as seguintes: • Marketing e Promoção que determinam um arranjo dos corredores e balcões de maneira a melhorar a capacidade da firma para vender os seus produtos. Os vários departamentos são arranjados de forma a promover a visualização de produtos ou induzir o cliente à sua aquisição. • Armazéns que existem porque apenas uma parte dos produtos do inventário da firma está localizada na área reservada às vendas, estando o estoque restante em áreas de armazenamento e, como tal, não estão diretamente disponíveis para a venda imediata. • Segurança que promove o arranjo dos corredores, as caixas para pagamento, e entradas/ saídas de modo a minimizar situações de roubo e evitar acidentes. UNIDADE 1 TÓPICO 2 25 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L • Acessibilidade e visibilidade que são funcionalidades a ser levadas em conta no projeto de layouts quando se pretende facilitar o fluxo de clientes através das instalações. Os motivos podem se relacionar com o encorajamento para a visualização e aquisição de produtos, ou minimização do seu tempo de permanência nas instalações, percepção das filas de espera e/ou possivelmente outras razões. Pode-se, ainda, enumerar outras funcionalidades e/ou pretensões com alguma importância no projeto de layout. Estas são: • proporcionar privacidade ou garantir confidencialidade; • considerar questões de segurança; • maximizar o sentido de oportunidade ou velocidade em chegar ao mercado; • obter eficiência produtiva ou controlo de custos e • implementar um fluxo de informação eficiente. 4 LEVANTAMENTOS DE INFORMAÇÃO PARA O PLANEJAMENTO E PROJETO DO LAYOUT DE INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Um projeto de layout de uma instalação industrial deve levar em conta os produtos e processos que nela ocorrem. A obtenção de informação de uma forma sistemática não só ajuda na realização de um bom projeto de layout, como também contribui com a missão (considera-se Missão de uma organização um desejo qualitativo) e meta (considera-se meta de uma organização um desejo quantitativo a ser atingido) da organização. Consequentemente se deve sempre procurar recolher a melhor informação possível e documentá-la de maneira a ser de fácil acesso e análise. A documentação da informação dos produtos e dos processos pode revelar possibilidades de otimização no processo, identificar e evitar desperdícios de materiais e ajudar a criar uma estrutura adequada de contabilidade de custos. Essencialmente, do ponto vista do projeto de layout de instalações industriais, é necessário saber o que é que vai ser produzido, como é que vai ser produzido e quando será produzido. 4.1 PRODUTO A SER PRODUZIDO Para projetar uma instalação industrial é necessário considerar os tipos de produtos a serem fabricados, uma vez que estes vão afetar fortemente a natureza da unidade industrial. UNIDADE 1TÓPICO 226 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L A informação dos produtos é tipicamente obtida nos departamentos de projeto. É também importante compreender como os produtos serão usados pelos clientes para obter uma melhor apreciação dos requisitos de qualidade e especificações operacionais. Para melhor compreender os produtos é essencial ter acesso aos desenhos técnicos, à lista das partes e à relação de materiais. Os desenhos técnicos de todos os componentes, subprodutos e produtos finais permitem a compreensão da complexidade dos produtos e de como os diferentes componentes se juntam para formar o produto final. Ao mesmo tempo é de grande utilidade observar o produto ou seu protótipo para se ter uma ideia da sua envergadura e peso. A lista de componentes possui informação detalhada acerca das partes e do número de componentes necessário de cada parte. Por último, a relação de materiais dá uma categorização hierárquica da lista de partes e indica como estas se combinam no processo de manufatura para formar um produto final. Esta representação hierárquica pode conter outra informação, como, por exemplo, decisões para a fabricação ou compra, que são críticas para o layout da planta fabril. Além de ser necessário ter um bom conhecimento dos produtos, é necessário também conhecer a quantidade a produzir e quando produzir. Muitas organizações estimam o que esperam produzir em cada ano durante vários anos (metas). Tipicamente, esta estimativa faz parte do seu plano estratégico. A quantidade a produzir é frequentemente acompanhada de informação probabilística acerca da possibilidade de ir ao encontro das expectativas e/ou estimativas. Por exemplo, as organizações podem proporcionar cenários de valores médios, otimistas e/ou pessimistas. Ao projetar uma unidade fabril é importante ter em conta esta informação probabilística. Um bom plano para uma instalação fabril deve permitir a expansão da sua capacidade se as vendas forem superiores às esperadas, e um plano de contingência se estas forem inferiores àquelas que foram estimadas. 4.2 PROCESSO DE PRODUÇÃO O layout das instalações físicas depende dos tipos de processos em manufatura e serviços, dos quais decorrem a organização das estações e/ou linhas de equipamentos nos espaços e localização disponíveis. (SLACK et al., 2009) UNIDADE 1 TÓPICO 2 27 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L Segundo Slack et al., (2009), devem obter informações sobre aspectos operacionais do processo a ser executado tais como: • sequência das operações; • quantidade e características dos recursos (materiais e humanos); • fluxos de materiais e recursos; • necessidades de armazenamento e abastecimento de insumos (energia, água, transporte, matéria-prima); • tarefas a serem realizadas; • estações de movimentação; • transporte entre seções; • estocagem de insumos e materiais em processamento; • além da movimentação entre setores de apoio (funções manutenção, engenharia) e administrativos (financeiro, projetos, contratos) e de relação com o mercado (marketing, vendas, expedição), condições de manutenabilidade, entre outros. (HUGE, 1993; SLACK et. al., 2009) Você deve ter observado que as fontes de informação sobre os processos são, por exemplo, as oferecidas pelas especificações finais do processo de produção registrados em documentos tais como os Gráficos de Operações de Processo, Roteiros, Planos de Processo, Diagramas de Montagem, Diagramas de Precedência, tratados no tópico 1. Para entender as demandas de movimentação, capacidade das operações, fluxos e acessos, é necessário obter uma visão geral do sistema de produção. De acordo com Tubino (2000), o planejamento deste sistema está baseado nas funções básicas (produção, marketing e finanças) e nas funções de apoio (engenharia, compras / suprimento, manutenção, recursos humanos). A função de planejamentoe controle da produção é fonte de toda informação importante para o planejamento do layout das instalações fabris que devem atender as necessidades relativas ao acesso, fluxos, capacidade de operação, armazenamento e expedição, basicamente. Hutchins (1993) examinou detidamente as especificações do projeto de fabricação e sua relação com as decisões a serem tomadas se a abordagem do processo for a tradicional ou a baseada em JIT (Just in Time). O autor discute, mostrando a diferença, como a relação com fornecedores, clientes e envolvimento dos funcionários favorece ou impossibilita o desempenho da produção conforme o planejado. O planejamento do layout, como fator de otimização do projeto e do processo de produção, deve respeitar estas especificações, levando em consideração a movimentação e a capacidade do equipamento, o fluxo de recursos, produtos e pessoas, a relação entre os setores, entre outras condições, para que haja sucesso na produção. (HUTCHINS, 1993) UNIDADE 1TÓPICO 228 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L Assim, é interessante apropriar-se das informações e valores referentes ao sistema de produção, às especificações do projeto e informações que permitirão o planejamento estratégico do layout. DIC AS! Para entender as relações entre as decisões estratégicas e o Planejamento e Controle da Produção (PCP) e como esta função informa sobre aspectos, objetivos e prioridades nas atividades da produção, consulte o Capítulo 1 – Visão Geral dos Sistemas de Produção do livro Manual de Planejamento e Controle da Produção de Dálvio Ferrari Tubino, São Paulo: Editora Atlas, 2000, da página 15 a 32. 5 O LAYOUT E AS TENDÊNCIAS DOS SISTEMAS INDUSTRIAIS Todas as questões discutidas neste capítulo relativamente ao PPLI basearam-se em alguns dos seguintes axiomas: • o projeto de layout é um problema bidimensional, dado que as instalações são posicionadas num plano; • a informação relativa às atividades futuras, que incluem os produtos que vão ser fabricados e os equipamentos a usar, é conhecida no instante em que projeto do layout é realizado; • os produtos a fabricar e o seu volume mantêm-se razoavelmente constantes. Esta axiomática, que se justifica nos sistemas industriais tradicionais, mostra-se, contudo, cada vez mais difícil de suportar em sistemas industriais modernos. Relativamente à primeira afirmação, é fácil de aceitar que num ambiente industrial esta condição se verifique, no entanto, isto já não acontece em problemas de layout de escritórios, por exemplo, onde as instalações são distribuídas por vários andares. Heragu e Kochhar (1994) e Bozer et al. (1994) , citados por Tavares (2000), argumentam que nos futuros sistemas industriais esta suposição também não se verificará e apontam alguns motivos, como por exemplo, máquinas mais leves, preços das áreas disponíveis cada vez mais altos, entre outros. Ao considerar-se uma terceira dimensão introduz-se uma complexidade adicional a um problema que em si já é complexo. Relativamente às duas últimas afirmações, se a gama de produtos e os seus volumes se mantêm relativamente constantes, não havendo grandes mudanças tecnológicas que obriguem mudanças no processo, é razoável admitir que as suposições sejam verdadeiras. Estamos neste caso na presença de um sistema de fabricação tradicional que opera num ambiente estável e, portanto, o layout fabril obtido permanecerá em operação com apenas algumas UNIDADE 1 TÓPICO 2 29 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L ligeiras alterações por um longo período de tempo, tipicamente, durante cinco ou mais anos. (HERAGU, 1997 apud TAVARES, 2000) Constata-se, no entanto, que no atual ambiente industrial, existe uma forte tendência para um nível crescente de volatilidade e de incerteza, em que cada vez mais companhias atuam num mercado global de grande concorrência e indefinição. Constata-se também, uma crescente inovação tecnológica e de mudanças nas especificações dos produtos, estas exigidas pelos consumidores. Todos estes fatores contribuem para reduzir o tempo de vida útil de um layout fabril. Considerando este cenário, Heragu (1997) e Kochhar (1994) referem que o tempo de vida útil efetivo de um layout de uma instalação industrial não será superior a um ano. Por outro lado, Heragu refere que o re-layout das instalações industriais existentes se tornará tanto mais comum que o layout de novas instalações industriais. (TAVARES, 2000) Relativamente ao re-layout, argumenta ainda, que para além do custo associado ao fluxo e manipulação ou manejo de materiais, é necessário considerar um custo adicional que está associado com a mudança das instalações da sua posição atual para outro local no novo layout. Embora esperando que a mudança de local das instalações possa reduzir o custo do fluxo, considerando este custo adicional de re-layout, podem-se encontrar situações em que a mudança física de local de algumas instalações possua custos associados proibitivos, que não compensam a redução de custos de operação com as instalações nos novos locais. Para concluir, Meller e Gau (1996 apud TAVARES, 2000) argumentam que a investigação e desenvolvimento para o projeto de novos sistemas industriais devem apontar no sentido de quebrar o caráter sequencial do projeto de layout e sistemas de manipulação de materiais e o projeto de layout e o projeto de sistemas de produção. A investigação e desenvolvimento que têm sido realizados supõem que o equipamento de manipulação e transporte de materiais já são conhecidos inicialmente, nomeadamente os seus custos associados. Supõem, também, que o sistema de produção é imutável, o que, como se constatou, não é verdade nos sistemas industriais modernos. UNIDADE 1TÓPICO 230 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L DIC AS! Sobre esta mesma discussão, Ballou (1993), no Capítulo 16 - Em busca do Amanhã, da página 363 a 388, mantendo o enfoque na logística, discute novas questões em relação ao ambiente, à inovação tecnológica e às novas oportunidades do mercado. Verifique o Capítulo 3 – JIT (Just in Time), da página 56 a 103, do livro CORRÊA, Henrique L. e GIANESI, Irineu G. N. Just in Time, MRP II e OPT. São Paulo: Atlas, 1996. No item 3,5 – Projeto de Sistema de Produção para Just in Time, o autor examina a necessidade de adaptar o layout às necessidades do sistema de produção. Também recomendamos a leitura do Cap. 4 – Sistema de Produção Just in Time de RUSSOMANO, Victor Henrique. Planejamento e controle da produção. São Paulo: Pioneira, 1995, especialmente o exame da disposição física do equipamento conforme este sistema de produção - p. 67 a 68. UNIDADE 1 TÓPICO 2 31 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você estudou os seguintes aspectos: • O planejamento e arranjo físico de recursos (materiais e/ou humanos) em instalações industriais, serviços, escritórios, instalações comerciais são problemas típicos de Projeto de Layout de Instalações. • O Planejamento e Projeto de Layout de Fábricas levam em consideração os seguintes elementos: sequência das operações; recursos a serem utilizados (materiais, humanos); fluxos; armazenamento de recursos e produtos em andamento ou finalizados; abastecimento de insumos: energia, água, matéria-prima, entre outros (espaço necessário para as diferentes instalações, localização adequada, acesso, movimentação entre fornecedores, consumidores e transportadores). • No processo de planejamento e na elaboração do projeto, deve-se considerar um conjunto de equipamentos que devem ser instalados dentro ou fora de uma edificação. O arranjo físico deve assegurar o bom desempenho das instalações e o atendimento a uma ou várias especificações para um dado problema de produção (custo, fluxo, qualidade, automatização das operações, entre outros).• A função do planejamento do layout de uma instalação é obter uma combinação ótima entre a disposição dos elementos que configuram as instalações industriais e sua utilização, geradas pela existência dos diferentes fluxos da produção dos diferentes produtos. • A função do planejamento do layout de uma instalação visa, também, harmonizar e integrar equipamentos, mão de obra, materiais, áreas de movimentação, áreas de estocagem, áreas administrativas, mão de obra indireta, enfim, todos os itens que possibilitam a atividade industrial. • No caso particular das instalações industriais, os problemas são resolvidos com um planejamento que persiga determinados objetivos, como os 12 indicados no corpo deste material. (MECKLENBURGH, 1985; FANCIS et al., 1992; HERAGU, 1997; MCKENDALL et al., 1999 apud TAVARES, 2000) • Estes objetivos representam os diferentes aspectos técnicos, ambientais, materiais, operacionais, humanos e financeiros em relação ao uso dos equipamentos fabris e têm impactos sobre as decisões quanto às instalações físicas. Na resolução dos problemas, estes objetivos são considerados em relação a outros dois fatores. • São eles: Adjacência (situação aproximada de um lugar com outro) e Distância (intervalo que separa dois pontos no espaço). • Tipos de layout: Baseados no Fluxo, De produto estático, Baseado no produto ou na produção; De grupo ou celular, Baseado no processo, Híbrido; Baseados na Funcionalidade. • Pode-se, ainda, enumerar outras funcionalidades e/ou pretensões com alguma importância UNIDADE 1TÓPICO 232 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L no projeto de layout. Estas são: proporcionar privacidade ou garantir confidencialidade; considerar questões de segurança; maximizar o sentido de oportunidade ou velocidade em chegar ao mercado; obter eficiência produtiva ou controlo de custos e Implementar um fluxo de informação eficiente. • Levantamentos de Informação para o planejamento e Projeto do Layout de Instalações Industriais. • O planejamento de layout e as tendências dos Sistemas Industriais: mudanças no enfoque e tendências de mudança. • O processo de planejamento do layout está associado aos objetivos do planejamento do processo de produção e as demandas inerentes à operação do sistema de produção. Ainda devem ser considerados os valores estratégicos da empresa que vão determinar o modelo de layout a ser adotado. UNIDADE 1 TÓPICO 2 33 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L AUT OAT IVID ADE � Caro (a) acadêmico (a)! Como autoatividade do Tópico 2, faça as questões a seguir: 1) Elabore um quadro apontando os elementos que devem ser considerados no processo do Planejamento e Projeto de Layout de Fábricas e justifique a inclusão de cada um deles. 2) Descreva os objetivos técnicos, ambientais, operacionais, humanos e financeiros dos equipamentos fabris relacionando-os aos impactos nas decisões quanto ao Planejamento do Layout das Instalações físicas. 3) Quais são os fatores que devem ser considerados na resolução dos problemas típicos relativos às instalações industriais? 4) Elabora um quadro em que conste a classificação e descrição dos tipos de layout de acordo com as características do processo produtivo a ser realizado. 5) Que informações são necessárias para o Planejamento e Projeto do Layout de Instalações Industriais e onde são obtidas? 6) Comente as mudanças no tratamento das questões relativas ao Planejamento do Layout e sua relação com as tendências modernas dos Sistemas Industriais, identificando os desafios, contradições e tendências. UNIDADE 1TÓPICO 234 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 1 INTRODUÇÃO TÓPICO 3 UNIDADE 1 A implantação de uma indústria deve estar pautada em uma metodologia sistemática que considere desde o tipo de produto ou serviço a ser produzido/oferecido, passando pela dimensão e localização até a etapa de funcionamento pleno. Vale (1975) sintetiza a metodologia de implantação em algumas etapas fundamentais: • Os estudos de viabilidade de implantação, analisando e justificando os aspectos técnicos, econômicos e financeiros do empreendimento. • Os estudos da localização, objetivando a escolha e seleção da área e do terreno onde se implantará a indústria. • A elaboração do projeto construtivo das instalações, considerando as premissas anteriores. • A compra dos materiais e equipamentos necessários à execução do projeto. • As obras de construção e instalação dos equipamentos. • Os testes pré-operacionais e a pré-operação da indústria. • A entrada da indústria em regime normal de operação. Há também de se considerar, após a operação, as necessidades de ampliação, modernização e a manutenção do processo para que o mesmo continue operacional. A ampliação visaria à decisão de produção de novos produtos ou o aumento de volume de produção do(s) existentes(s). A modernização objetivaria a substituição de unidades ou equipamentos na linha de produção, visando ao aumento de produção. No tocante à manutenção, a garantia da disponibilidade das instalações e dos equipamentos do processo produtivo. UNIDADE 1TÓPICO 336 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L IMP OR TAN TE! � ...“o que”, “como” e o “quanto” produzir serão os principais parâmetros a serem considerados no projeto de implantação. Segundo Vale (1975), “o que”, “como” e “quanto” produzir serão respectivamente os principais parâmetros a serem considerados no projeto de implantação, na ampliação e modernização de uma indústria. 2 O PROJETO A estruturação de um projeto é fator de grande relevância e dependente da amplitude e da finalidade. Mesmo sendo um dos pontos iniciais e primordiais (a base de tudo!) do empreendimento, este, em se tratando de custo, baseado em processos de produção conhecidos e implantados, se apresenta como 4 a 8 % do investimento total. Nos custos totais de um empreendimento industrial, as expensas das atividades de projeto são pequenas. Outro aspecto relevante na fase de estruturação é a aprovação do projeto pelos órgãos oficiais, que serão os responsáveis pela autorização da concretização. O quadro a seguir relaciona os órgãos oficiais (intervenientes) que intervêm na aprovação de construção dos projetos industriais. Órgão oficial Área de intervenção Exigências e observações 1. Departamento de água e energia elétrica. Autorização para captar, reter, represar e dar outros destinos a recursos hídricos. Preenchimento de cadastro e quest ionár ios própr ios e apresentação de desenhos e memoriais. 2. Entidade estadual de controle de poluição. Aprovação de projetos relativos ao tratamento de despejos industriais. Apresentação do projeto com desenhos e memoriais técnicos e descritivos. 3. Entidade estadual ou municipal de engenharia sanitária. Aprovação das cond ições ambientais e sanitárias dos locais de trabalho. Existência de memoriais, plantas prediais e detalhes referentes às construções. 4. Conselho Nacional do Petróleo. Aprovação dos projetos de armazenagem de derivados do petróleo. Obediência ao que determina a Resolução n° 8-71 de 21/09/1971 do CNP. 5. Corpo de Bombeiros. Aprovação do projeto de proteção contra incêndio. Existência de memoriais e desenhos conforme modelo próprio. Não havendo Corpo de Bombeiros no município, a aprovação é da alçada da Prefeitura Municipal. UNIDADE 1 TÓPICO 3 37 P R O J E T O D E F Á B R I C A E M A N U T E N Ç Ã O I N D U S T R I A L 6. Prefeitura Municipal. Concessão do Alvará para construção. Existência da planta e memorial de conformidade com o Código de Obras, documentação legalizada do terreno e aprovação prévia dos órgãos citados em 2, 3 e 5. QUADRO 2 – RELAÇÃO DOS ÓRGÃOS
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