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2019 Manufatura Celular e SiSteMaS flexíveiS Prof. Diego Milnitz Prof. Jorge Hilário Bertoldi Copyright © UNIASSELVI 2019 Elaboração: Prof. Diego Milnitz Prof. Jorge Hilário Bertoldi Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. Impresso por: M659m Milnitz, Diego Manufatura celular e sistemas flexíveis. / Diego Milnitz; Jorge Hilário Bertoldi. – Indaial: UNIASSELVI, 2019. 178p.; il. ISBN 978-85-515-0265-5 1.Manufatura celular – Brasil. I. Bertoldi, Jorge Hilário. II. Centro Universitário Leonardo Da Vinci. CDD 670.427 III apreSentação Caro acadêmico Neste livro serão apresentados os assuntos referentes a Manufatura Celular e Sistemas Flexíveis, abordando os conteúdos de maneira cumulativa e simplificada para que você possa assimilar facilmente e aplicar esses conceitos em seu ambiente de trabalho, caso considere pertinente ao processo de fabricação dos produtos de sua empresa. A Unidade I contempla os Sistemas Flexíveis de Manufatura – SFM, dividida seguindo uma ordem lógica de entendimento do assunto, abordando os Componentes dos Sistemas Flexíveis de Manufatura, como hardware e software, tipos de manipuladores, robôs, Automated Guided Vehicle – AGV e armazéns automatizados. Após conhecer os componentes, serão estudados os tipos de layout baseado nos processos e arranjos físicos e as mais diversas aplicações possíveis dos Sistemas Flexíveis de Manufatura. Já a unidade II irá tratar os assuntos de Manufatura Celular, possibilitando que você aprenda a configurar as células de manufatura baseado em metodologias fundamentadas como é o caso da tecnologia de grupo, codificação, fluxo de processo e rank order clustering – ROC. Serão abordados assuntos relacionados a padronização de operações e balanceamento de linha, para que as células, além de configuradas, estejam padronizadas e balanceadas de acordo com as teorias validadas pelo mercado de trabalho, sem contar os métodos e técnicas de troca rápida de ferramentas que proporcionarão a possibilidades de reduções drásticas nos tempos de setup. Finalmente a Unidade III contempla assuntos de gestão comportamental do trabalho, evidenciando técnicas de job rotation, alargamento, empowerment, além da polivalência de funções e trabalhos flexíveis, parte fundamental para o perfeito funcionamento adequado das células produtivas. O último tópico desta unidade trata do trabalho em equipe e gerenciamento de conflitos como um diferencial competitivo, buscando estabelecer um bom ambiente organizacional aliado aos benefícios obtidos com os sistemas flexíveis de manutenção e a operação em manufatura celular. IV Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! NOTA V VI VII UNIDADE 1 – SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA (SFM) ............................................ 1 TÓPICO 1 – COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM .... 3 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3 2 TIPOS DE COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM .... 5 2.1 COMPONENTES DE HARDWARE ............................................................................................ 5 2.2 COMPONENTES DE SOFTWARE ............................................................................................... 11 RESUMO DO TÓPICO 1....................................................................................................................... 14 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 15 TÓPICO 2 – TIPOS DE LAYOUT PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM ............................................................................................ 17 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 17 2 TIPOS DE PROCESSOS PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM ... 18 3 ARRANJO FÍSICO PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFMA .......... 22 RESUMO DO TÓPICO 2....................................................................................................................... 29 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 30 TÓPICO 3 – APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM .......... 31 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 31 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 46 RESUMO DO TÓPICO 3....................................................................................................................... 50 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................ 51 UNIDADE 2 – MANUFATURA CELULAR ....................................................................................... 53 TÓPICO 1 – CONFIGURAÇÃO DAS CÉLULAS DE MANUFATURA ....................................... 55 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 55 2 CONCEITO DE CONFIGURAÇÃO DAS CÉLULAS DE MANUFATURA ............................. 56 2.1 CONCEITO RUSSO ........................................................................................................................ 57 2.2 CONCEITO DE CODIFICAÇÃO ................................................................................................. 57 2.3 CONCEITO DE FLUXO DE PROCESSO .................................................................................... 58 2.4 RANK ORDER CLUSTERING – ROC .......................................................................................... 61 2.5 DISPOSIÇÃO DAS MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS EM CADA CÉLULA ....................... 65 RESUMO DO TÓPICO 1....................................................................................................................... 68 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................69 TÓPICO 2 – PADRONIZAÇÃO DAS OPERAÇÕES ..................................................................... 71 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 71 2 PRINCÍPIOS BÁSICOS DA PADRONIZAÇÃO DE OPERAÇÕES ......................................... 72 2.1 OBJETIVOS DA PADRONIZAÇÃO DE OPERAÇÕES ............................................................ 73 3 ETAPAS DA PADRONIZAÇÃO DE OPERAÇÕES ...................................................................... 74 3.1 MAPEAMENTO ............................................................................................................................. 74 3.2 TREINAMENTO E PREPARAÇÃO PARA A IMPLEMENTAÇÃO ....................................... 77 SuMário VIII 3.3 IMPLEMENTAÇÃO DA MUDANÇA .......................................................................................77 3.4 MONITORAMENTO E CONTROLE .........................................................................................79 3.5 ALINHAMENTO DE SETORES E DEPARTAMENTOS .........................................................80 3.6 TECNOLOGIA ...............................................................................................................................80 3.7 GESTÃO DE RISCO ......................................................................................................................81 3.8 INDICADORES DE DESEMPENHO ..........................................................................................82 4 INSTRUÇÕES DE TRABALHO .....................................................................................................83 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................87 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................88 TÓPICO 3 – BALANCEAMENTO DE LINHA E TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS ....89 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................89 2 ESTUDO DOS TEMPOS ...................................................................................................................89 2.1 TEMPOS CRONOMETRADOS ...................................................................................................90 2.1.1 Etapas de determinação do tempo padrão .......................................................................91 2.1.1.1 Divisão da operação ..........................................................................................................91 2.1.1.2 Determinação do número de ciclos .................................................................................92 2.1.1.3 Avaliação do operador ......................................................................................................93 2.1.1.4 Tolerância ............................................................................................................................94 2.1.1.5 Determinação do tempo padrão ......................................................................................95 2.2 TEMPO DE CICLO ........................................................................................................................96 2.3 NÚMERO MÍNIMO DE ESTAÇÕES DE TRABALHO ............................................................100 2.4 EFICIÊNCIA DO BALANCEAMENTO .....................................................................................101 2.5 TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS ......................................................................................102 2.5.1 Elaboração do SMED ............................................................................................................103 2.5.1.1 Estágio preliminar: setup interno e externo não se distinguem ..................................104 2.5.1.2 Estágio 1: separar setup interno e externo ......................................................................104 2.5.1.3 Estágio 2: conversão do setup interno em setup externo ...............................................104 2.5.1.4 Estágio 3: melhoria sistemática de cada operação básica do setup interno e externo ................................................................................................................105 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................107 RESUMO DO TÓPICO 3......................................................................................................................119 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................120 UNIDADE 3 – TÉCNICAS COMPORTAMENTAIS MODERNAS APLICADAS NO AMBIENTE DE TRABALHO ............................................................................121 TÓPICO 1 – REVEZAMENTO DO TRABALHO (JOB ROTATION) .........................................123 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................123 2 DEFINIÇÕES SOBRE JOB ROTATION ........................................................................................124 2.1 PERSPECTIVAS SOBRE O JOB ROTATION ..............................................................................126 2.2 PERSPECTIVAS DO EMPREGADOR E DOS EMPREGADOS SOBRE A ROTAÇÃO DE EMPREGOS ........................................................................................................127 2.2.1 Job rotation nas atividades de gestão ................................................................................128 3 RAZÕES PARA A IMPLEMENTAÇÃO DO JOB ROTATION..................................................128 4 IMPLEMENTAÇÃO DE UM PROGRAMA DE JOB ROTATION ............................................130 4.1 RISCOS DA IMPLEMENTAÇÃO DO JOB ROTATION ..........................................................130 5 COMO AS ORGANIZAÇÕES PODEM SE BENEFICIAR COM O JOB ROTATION .........131 6 DESAFIOS DO JOB ROTATION ....................................................................................................132 6.1 RESISTÊNCIA POR PESSOAL EXPERIENTE ..........................................................................133 6.2 CUSTO DE IMPLEMENTAÇÃO ................................................................................................133 IX 6.3 PRESENÇA DE SINDICATO TRABALHISTA .........................................................................133 6.4 CONFIGURAÇÕES INDUSTRIAIS ...........................................................................................133 7 OUTRAS TEORIAS COMPORTAMENTAIS MODERNAS NO TRABALHO .....................134 7.1 ABORDAGEM COMPORTAMENTAL DO TRABALHO .......................................................134 7.1.1 Alargamento do trabalho .....................................................................................................135 7.1.2 Enriquecimento do trabalho................................................................................................135 7.1.3 Empowerment ..........................................................................................................................136 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................139 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................140 TÓPICO 2 – TRABALHO EM EQUIPE .............................................................................................141 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................1412 IMPORTÂNCIA DO TEMA .............................................................................................................142 2.1 EQUIPE DE TRABALHO .............................................................................................................142 2.2 PRINCÍPIOS DO TRABALHO EM EQUIPE .............................................................................143 2.3 ADEQUABILIDADE DO TRABALHO EM EQUIPE ...............................................................144 2.4 EQUIPES DE TRABALHO QUANTO AO SEU PROPÓSITO ................................................148 2.4.1 Equipes de trabalho voltadas à manufatura .....................................................................148 2.4.2 Equipes de trabalho voltadas ao treinamento ..................................................................149 2.4.3 Equipes de trabalho voltadas ao desenvolvimento de novos produtos e serviços .....150 2.4.4 Equipes de trabalho voltadas à gestão organizacional ...................................................150 2.5 A IMPORTÂNCIA DO TRABALHO EM EQUIPE ...................................................................151 2.5.1 O funcionamento da equipe ................................................................................................152 2.5.2 Como um grupo se torna uma equipe? .............................................................................154 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................155 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................156 TÓPICO 3 – POLIVALÊNCIA E AJUDA MÚTUA .........................................................................157 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................157 2 POLIVALÊNCIA .................................................................................................................................158 2.1 TREINAMENTO PARA A POLIVALÊNCIA ............................................................................161 3 CADEIA DE AJUDA ..........................................................................................................................163 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................166 RESUMO DO TÓPICO 3......................................................................................................................173 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................174 REFERÊNCIAS .......................................................................................................................................175 X 1 UNIDADE 1 SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA (SFM) OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • conhecer as características dos Sistemas Flexíveis de Manufatura; • conhecer os componentes dos Sistemas Flexíveis de Manufatura; • conhecer os tipos de layout que podem ser aplicados ao Sistemas Flexíveis de Manufatura; • perceber a ampla área de aplicação dos Sistemas Flexíveis de Manufatura em diferentes setores, com aumento de produtividade, qualidade e redução de custo; Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM TÓPICO 2 – TIPOS DE LAYOUT PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM TÓPICO 3 – APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 2 3 TÓPICO 1 UNIDADE 1 COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 1 INTRODUÇÃO Os Sistemas Flexíveis de Manufatura são conhecidos por suas características de flexibilização e adaptação à variedade de produtos e/ou serviços, pois possibilitam agilidade e precisão, desde a movimentação do material até a troca de ferramentas utilizadas para a transformação do produto. É de conhecimento popular que a palavra sistema significa um conjunto de elementos, unidades ou partes inter-relacionadas que possuem um ou mais objetivos e fazem funcionar uma estrutura, já a palavra flexível significa a facilidade de se acomodar às circunstâncias, algo maleável, ajustável etc. Logo, ao integrarmos os dois significados, é possível concluir que um sistema flexível é um conjunto de elementos organizados que formam uma estrutura ajustável e de fácil acomodação às circunstâncias. Os Sistemas Flexíveis de Manufatura são popularmente conhecidos como SFM ou FMS (Flexible Manufacturing System) e possuem o conceito trabalho, onde um grupo de unidades de processamento está conectado através de sistemas de estocagem, movimentação e/ou manuseio automatizados, sendo comandado por um sistema computadorizado integrado. Um Sistema Flexível de Manufatura consiste de um grupo de unidades de processamento (predominantemente máquinas-ferramentas de controle numérico computadorizado – MFCNC) interconectadas através de um sistema automatizado de estocagem e manuseio de material, e controladas por um sistema integrado de computador. O sistema recebe o nome de “flexível” por ser capaz de processar uma variedade de diferentes tipos de peças, simultaneamente nas várias unidades de trabalho (MOREIRA, 2001, p. 255). Assim, é possível dizer que o SFM é um grupo de máquinas-ferramentas controladas numericamente e interligadas por um controle central. Para exemplificar este conceito, pode-se utilizar uma empresa de usinagem onde as várias células de usinagem são interligadas por estações de carga e descarga através de um sistema de transporte automatizado, podendo ser executado por robôs manipuladores, esteiras, AGV, entre outros, conforme demonstrado na Figura 1. UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 4 Automated Guided Vehicle – AGV são veículos guiados automaticamente, permitindo a locomoção do material sem a necessidade de operadores realizando a condução. O AGV recebe e executa instruções emitidas pelo sistema de controle central e pode ser guiado através de fio indutivo ou fita magnética no piso, ou até mesmo através de raio laser, onde o veículo rastreia os obstáculos e se movimenta de maneira precisa sem riscos de colisão e acidentes. NOTA FIGURA 1 – EXEMPLO DE CÉLULA DE SMF COM CARGA E DESCARGA DE TORNO CNC ATRAVÉS DE ROBÔ FONTE: O autor Os Sistemas de Manufatura Flexível evoluíram muito ao longo dos anos, desde que os controladores programáveis, controles numéricos computadorizados e robôs começaram a ser utilizados no chão de fábrica, possibilitando assim maior flexibilidade, rapidez e menor custo à operação sem necessariamente ter que adquirir maior número de máquinas dedicadas à transformação dos produtos, otimizando espaço, recursos monetários e humanos, que consequentemente afetam o custo e valor final do produto. Os Sistemas Flexíveis de Manufatura são considerados como uma ponte entre as linhas de alta produção e as máquinas de controle numérico de baixa produção. Sua vantagem sobre as máquinas isoladas de controle numérico baseia-se na produção mais alta; sobre a linha convencional a vantagem é a flexibilidade na acomodação de peças ou produtos diversificados (MOREIRA, 2001, p. 256). TÓPICO 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE 5 Os termos de hardware e software foram derivados da concepção existente da informática, onde em Sistemas Flexíveis de Manufatura – SFM o hardware é constituído pelas estações de trabalho, máquinas, manipuladores, enquanto que software são os módulos que realizam a interação ou operação do hardware. NOTA Para facilitar o entendimento do SFM e até mesmo a implantação do conceito nas células de manufatura,o sistema é dividido em componentes, conforme será tratado no próximo tópico desta unidade. 2 TIPOS DE COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM Os Sistemas Flexíveis de Manufatura – SFM são divididos basicamente em dois componentes gerais que posteriormente serão subdivididos, porém inicialmente serão tratados os componentes de hardware e software. 2.1 COMPONENTES DE HARDWARE Os componentes de hardware, conforme anteriormente mencionado, são todos os equipamentos tangíveis existentes no sistema de manufatura, basicamente formado pelas estações de trabalho que tipicamente são máquinas e ferramentas CNC, sistemas de manipulação e transporte automatizados do material, que podem ser realizados através de robôs, AGV, transportadores, entre outros, e o computador central, que fará a integração entre os vários componentes de hardware e software do sistema. • Estações de Trabalho ou Máquinas e Ferramentas CNC – Controle Numérico Computadorizado Estes equipamentos são chamados de máquinas CNC por possuírem uma microcentral computadorizada que armazena e executa informações, disponibilizadas através de dispositivos móveis, armazenadas localmente ou até mesmo ligadas em rede, permitindo a atualização automática e em tempo real das informações necessárias para a execução da operação. Geralmente estes equipamentos possuem um sistema de operação autônomo e preciso, integrado aos sistemas de alimentação e descarga, como é o caso de um magazine ou buffer, utilizado para acomodar as peças de entrada onde o robô manipulador ou o sistema de alimentação retira as peças para alimentação da máquina; a operação é executada, posteriormente as peças são retiradas e depositadas em outro buffer ou magazine que irá iniciar a operação subsequente, ou possibilita a retirada da peça da célula de fabricação. UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 6 FIGURA 2 – EXEMPLO DE ESTAÇÃO DE TRABALHO FONTE: <http://www.drpromaq.com.br/produtos/maquinas-e-equipamentos-especiais/celulas- robotizadas>. Acesso em: 1o ago. 2018 • Sistema de Manipulação e Transporte Automatizado do Material O sistema de manipulação e transporte automatizado do material é utilizado para transportar as peças de uma estação para outra ou promover a movimentação até mesmo entre as estações de trabalho, garantindo a flexibilidade e adaptabilidade à variedade de produtos produzidos. Muitas vezes, esse sistema de manipulação e transporte incorpora o manuseio automático do material e até mesmo o sistema de armazenamento, portanto suas principais atividades ficam definidas como: • movimentar o material de maneira aleatória e independente entre as estações de trabalho; • manusear uma variedade de peças e/ou família de peças diferentes; • realizar armazenamento temporário; • possuir fácil acessibilidade de carga e descarga do material manipulado; • estar integrado ao sistema central de informações. É importante salientar que mesmo com o sistema de manipulação e transporte automatizado do material, é mandatório que não se automatizem tarefas improdutivas, pois, segundo Monden (1986), a solução de movimentação do material por uma esteira rolante em uma empresa pode esconder um arranjo físico improdutivo, necessitando assim eliminar ou no mínimo reduzir ao máximo essa improdutividade antes da implantação da solução. Dentre as soluções de manipulação e transporte automatizado de material, têm-se as possibilidades de utilização de: TÓPICO 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE 7 • Robôs: Robôs industriais são equipamentos com características aparentemente semelhantes às de um ser humano, por exemplo, um manipulador ou braço mecânico. Os manipuladores são compostos basicamente de dois conjuntos, sendo eles o conjunto de estrutura física do robô e software que realiza a movimentação programada de todo esse conjunto físico do robô. Segundo Groover (1996), o manipulador mecânico consiste de juntas e elos que podem posicionar e orientar a extremidade do manipulador em relação à sua base. A unidade é composta de hardware e de software eletrônico para operar as juntas e o manipulador mecânico. Essa flexibilidade e precisão definida por Groover permite que estes equipamentos, além de realizar movimentações e transporte, possam realizar tarefas que necessitem de agilidade e rapidez, até atividades que dependem de extrema precisão, como é o caso de soldas, pinturas, furos etc. FIGURA 3 – EXEMPLO DE ROBÔ REALIZANDO UMA SOLDA FONTE: <http://siautec.com.br/servicos/programacao-de-robos>. Acesso em: 1º ago. 2018. • AGV – Automated Guided Vehicle ou Veículos Autoguiados: como o próprio nome já diz, são veículos não tripulados que realizam carga, transporte e descarga dos materiais, insumos ou peças. Diferentemente dos robôs, o AGV não consegue desempenhar outra função além de carregar, transportar e descarregar, porém você deve estar imaginando como esses veículos não tripulados conseguem se locomover sem causar acidentes, colisões, erros de carga e descarga ou até mesmo saber qual é a rota correta para transportar o material. O AGV possui um computador de bordo pelo qual se conecta ao sistema central, controla os dispositivos que realizam a leitura da rota e controle do tráfego com os obstáculos e demais equipamentos existentes no local. A utilização de AGV resulta em uma série de benefícios, como: UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 8 • Ergonomia: por ser um veículo não tripulado, não necessita da presença do operador, possibilitando acesso a locais de risco, movimentação de cargas com peso excessivo, entre outros. • Flexibilidade: possibilita a definição da rota através do sistema de controle central ou até mesmo do próprio sistema de gerenciamento, criando a possibilidade de alteração da rota em tempo real. • Segurança: pelo fato de que todos os equipamentos estão interligados ao sistema e possuem sensores extremamente precisos de posicionamento, o risco de colisão com obstáculos ou até mesmo entre veículos é mitigado. • Redução do custo da operação: por se tratar de um equipamento autônomo e não possuir operador, consequentemente é possível obter redução no custo de operação. Este equipamento pode operar em velocidades de até 100 m/min, 24 horas por dia, sem a necessidade de paradas para descanso, alimentação ou férias, apenas necessita das manutenções programadas. FIGURA 4 – EXEMPLO DE AUTOMATED GUIDED VEHICLE - AGV FONTE: <https://portuguese.alibaba.com/product-detail/industrial-mobile-robot-agv-automatic- guided-vehicle-60706772257.html>. Acesso em: 2 ago. 2018. • Transportadores: os transportadores são sistemas muito utilizados em aplicações industriais atualmente, por se tratarem de sistemas relativamente baratos de serem implantados em relação ao AGV, por exemplo, porém, por ser formado basicamente de esteiras, possibilitam apenas rotas fixas de transporte, ocasionando menor flexibilidade frente ao equipamento anteriormente descrito (AGV). TÓPICO 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE 9 FIGURA 5 – EXEMPLO DE TRANSPORTADORES FONTE: <https://www.everestseladoras.com.br/a-esteira-transportadora-como-vantagem-na- logistica/>. Acesso em: 2 ago. 2018. • Warehouse ou Armazém: os armazéns automatizados não possuem mão de obra humana realizando tarefas de transporte e armazenamento, mas sim integram o conceito do armazém (armazenar peças, insumos, produtos acabados ou qualquer coisa que necessite ser armazenada) com o conceito do AGV, onde o material recebido possui um código de identificação, geralmente uma etiqueta com código de barras, quick response (QR code) ou até mesmo etiqueta da radiofrequência (RFID), onde é realizada a leitura. E de acordo com o material, o computador central que comanda o armazém decide qual será a posição em que o material deve ser armazenado, levando em consideração os critérios cadastrados para cada um dos produtos, como peso, temperatura ideal de armazenagem,índice de giro do estoque e demais critérios ou particularidades de cada operação. Então o material é transportado para dentro do armazém através de um AGV e armazenado. Estes armazéns possibilitam a verticalização do sistema de armazenagem, chegando a até 35 metros de altura e larguras extremamente pequenas, buscando a maior densidade do espaço de armazenagem possível, consequentemente obtendo redução no custo de armazenagem. Além destas vantagens, é importante mencionar que o índice de acurácia de estoque nesses sistemas é de 100%, visto que o sistema faz as conferências necessárias para garantir este índice e por não possuir interação humana ao processo físico de armazenagem. UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 10 Os principais benefícios e objetivos de um armazém automatizado são: controle computacional e em tempo real da peça ou item armazenado; índice máximo de acurácia de estoque; redução ou até mesmo a extinção da necessidade de inventários físicos; aumento da produtividade; garantia da integridade do material, visto que todas as particularidades da peça ou do material são consideradas antes da armazenagem, flexibilidade de posições de armazenamento, entre outros benefícios. FIGURA 6 – EXEMPLO DE ARMAZÉM AUTOMATIZADO FONTE: <https://russelservicos.com.br/produto/terceirizacao-operador-de-transelevadores- aeroporto/>. Acesso em: 2 ago. 2018 • Computador Central: os Sistemas Flexíveis de Manufatura – SFM possuem um computador central que realiza toda a integração das máquinas, equipamentos, armazém, AGV e até mesmo outros microcomputadores, onde são inseridas informações e realizam-se controles individuais. O computador central é responsável por coordenar as atividades da empresa de maneira precisa e afinada, pois é nele que estão armazenadas as informações, critérios e regras de negócio que irão garantir o funcionamento perfeito da planta e sua rentabilidade. Groover (1996) conceitua que a função do computador central é coordenar as atividades dos componentes de modo a obter uma operação geral suave do sistema, e ele realiza essa função através do software. De acordo com este conceito, é possível perceber claramente qual é a função do computador central e como ele faz uso dos componentes de software para realizar a integração dos equipamentos. TÓPICO 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE 11 2.2 COMPONENTES DE SOFTWARE Os componentes de software dentro dos Sistemas Flexíveis de Manufatura – SFM comandam as tarefas que garantem a integração entre as metas e objetivos do negócio e a estrutura física existente, que são os componentes de hardware, tratados anteriormente neste capítulo. Os componentes de software são programas, aplicativos e sistemas de gerenciamento que estão instalados em módulos nas interfaces dos equipamentos, máquinas, AGV, armazém e no computador central, possibilitando a comunicação constante entre eles. Essa comunicação constante possibilita a tomada de decisão precisa e ajustada para cada momento em que ela se faz necessária de maneira única, garantindo um ambiente flexível e adaptável às diferentes situações existentes. Groover (1996) diz que os softwares de SFM consistem em módulos associados às várias funções desempenhadas pelo sistema de manufatura, por exemplo, uma função envolve o download de programas de fabricação das peças para as máquinas-ferramentas individuais, outra está ocupada com o gerenciamento de ferramentas, e assim por diante. Para facilitar o entendimento, é possível exemplificar esse contexto através do corpo humano, dividindo-o em duas partes, os componentes de hardware e de software, onde os braços, pernas e o corpo de maneira geral seriam os componentes de hardware, enquanto a inteligência e a capacidade pensante seriam os componentes de software. NOTA Na figura a seguir é possível visualizar como funciona o fluxo de informações dentro do SFM: UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 12 FIGURA 7 – FLUXO DE INFORMAÇÕES DO SFM FONTE: Adaptado de <https://slideplayer.com.br/slide/387492/>. Acesso em: 2 ago. 2018 No topo do organograma fica o computador central, logo abaixo à esquerda ficam as unidades de armazenamento da informação, à direita os microcomputadores individuais, e os demais equipamentos, máquinas, manipuladores, AGV e armazém, na parte de baixo da figura. A realização das atividades produtivas auxiliadas por computador fez com que algumas siglas passassem a fazer parte do dia a dia da manufatura, como: CAD, CAM, CIM. • CAD – Computer Aided Design – Projeto Assistido por Computador: sistema utilizado para desenhar projetos de engenharia, fazendo o uso efetivo do computador para criar, modificar e documentar projetos. Moreira (2001) afirma que, dentre as várias razões para se utilizar este sistema, estão o aumento da produtividade do projetista, aumento da qualidade e precisão do projeto, documentação do projeto de maior qualidade em relação aos projetos desenhados manualmente e criação de um banco de dados, contendo as especificações geométricas, dimensões dos componentes, especificações dos materiais, lista de materiais, entre outras informações necessárias para a criação do produto. TÓPICO 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE 13 • CAM – Computer Aided Manufacturing – Manufatura Assistida por Computador: é definida pelo uso efetivo de tecnologias computacionais aplicadas ao planejamento e controle da produção. As funções relativas ao processo de planejamento da produção são aquelas que utilizam o computador, sem conexão direta com o processo, isto é, o computador trabalha paralelamente ao processo realizando estimativas de custo, planejamento do processo, programação das máquinas, balanceamento de linha, definição dos tempos padrão, planejamento dos níveis de estoque, entre outros. Já as aplicações relativas ao controle da produção fazem parte da gestão das operações físicas da empresa. Moreira (2001) define as aplicações do CAM no controle da produção como sendo atividades que dizem respeito à gerência e controle das operações físicas da fábrica, como Controle do Processo, Controle da Qualidade etc. Moreira (2001) comenta ainda que o CAM é uma aplicação extremamente comum nos sistemas automatizados de produção e muito utilizado na parte de controle da produção em atividades como montagem e transferência de peças em uma sequência lógica de operações, controle numérico, robótica, manuseio e estocagem automatizados. • CIM – Computer Integrated Manufacturing – Manufatura Integrada por Computador: Este sistema inclui todas as funções de CAD/CAM, mas não se limita apenas a eles, sendo que o conceito do CIM é aplicar a tecnologia computacional em todas as partes da empresa ligadas à produção, desde o setor comercial onde ocorre a venda do produto, até o faturamento da mercadoria de maneira integrada. [...] do ponto vista ideal o CIM aplica a tecnologia do computador a todas as funções operacionais e de processamento da informação na fábrica, desde o recebimento do pedido, passando pelo projeto e produção e indo até a expedição do produto. O conceito básico é que todas as funções da empresa ligadas à função de produção sejam incorporadas num sistema integrado por computador para assistir e/ ou automatizar as operações. Nesse sistema integrado, as saídas de uma atividade servem como entrada para a próxima, através de uma cadeia de eventos que começa com a venda e termina com a expedição do produto (MOREIRA, 2001, p. 257). Este conceito de integração das várias funções ligadas à produção prepara a empresa para a implantação e/ou funcionamento de sistemas de controle e gerenciamento em tempo real, porém de maneira mais ampla, onde são integradas todas as áreas da empresa, trabalhando ao nível de automação da informação, como é o caso da Indústria 4.0. 14 Neste tópico, você aprendeu que: • Os componentes dos Sistemas Flexíveis de Manufatura– SFM são divididos basicamente em dois grandes grupos, os componentes de hardware e os componentes de software; • Os componentes de hardware são compostos de: o Estações de Trabalho ou Máquinas e Ferramentas CNC – Controle Numérico Computadorizado. o Sistema de Manipulação e Transporte Automatizado do Material. o Robôs. o AGV – Automated Guided Vehicle ou Veículos Autoguiados. o Transportadores. o Warehouse ou Armazém. o Computador Central. • Os componentes de software são responsáveis pelo funcionamento e gerenciamento dos componentes de hardware; • Os componentes de software estão subdivididos em: o CAD – Computer Aided Design – Projeto Assistido por Computador. o CAM – Computer Aided Manufacturing – Manufatura Assistida por Computador. o CIM – Computer Integrated Manufacturing – Manufatura Integrada por Computador. RESUMO DO TÓPICO 1 15 1 A palavra sistema significa um conjunto de elementos, a palavra flexível significa a facilidade de se acomodar às circunstâncias, algo ajustável, portanto, qual é o conceito de Sistemas Flexíveis de Manutenção – SFM? 2 Baseado no conceito de Sistemas Flexíveis de Manutenção – SFM e tendo em vista que para ser efetivo o conceito deve ser implementado e validado, determine como seria o processo produtivo da empresa em que você trabalha ou qualquer outro processo produtivo, incluindo como seriam os componentes de hardware e software. AUTOATIVIDADE 16 17 TÓPICO 2 TIPOS DE LAYOUT PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO O arranjo físico de uma operação produtiva define o posicionamento dos recursos físicos de transformação, basicamente definir o arranjo físico é planejar a localização da instalação, máquinas, equipamentos e pessoas. Mudanças de arranjo físico impactam diretamente na produtividade e tempo de produção dos produtos, portanto é imprescindível que ao planejar o arranjo físico de uma empresa identifique-se profundamente os produtos que estão sendo produzidos. Existem três situações que impactam diretamente nas decisões de arranjo físico, sendo elas: • Dificuldade de mudança: muitas vezes, o arranjo físico pode ser uma atividade longa e demorada devido à complexidade de instalação e ajuste dos equipamentos, ou até mesmo pela sua dimensão física. • Rearranjo físico: o rearranjo físico de um parque fabril pode interromper o funcionamento temporário da linha, gerar atrasos nas entregas e baixa no faturamento. • Erro na definição do arranjo físico: o arranjo físico errado pode delimitar fluxos de processos muito longos e confusos, gerar estoques de produtos em processo excessivos, filas, tempos de processamento mais longos do que o necessário, entre outras perdas. UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 18 2 TIPOS DE PROCESSOS PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM A escolha do tipo de processo é de extrema importância, pois é nesse momento que se inicia toda a estratégia de determinação do arranjo físico, porém é necessário levar em consideração as especificações do produto a ser produzido como entradas para a tomada de decisão. Assim como qualquer atividade de planejamento, a definição do arranjo físico também não é diferente, portanto é necessário iniciar pelos objetivos ou estratégias, selecionar o tipo de processo, definir qual é o melhor arranjo físico e detalhar o projeto, conforme mostra a Figura 8: FIGURA 8 – PROCESSO DE DECISÃO DO ARRANJO FÍSICO Arranjo físico posicional Arranjo físico por processo Arranjo físico celular Arranjo físico por produto Fluxos de recursos transformados pela produção Posição física de todos os recursos de transformação Serviço profissionais Loja de serviços Serviços em massa Processo por projeto Processo jobbing Processo em lotes ou bateladas Processo em massa Processo contínuo Projeto detalhado de arranjo físico Tipo básico de arranjo físico Tipo de processo Objetivos de desempenho estratégicos Volume e variedade Decisão 1 Decisão 2 Decisão 3 FONTE: Slack (2002) Para definir o tipo de processo é necessário levar em conta as variáveis de volume e variedade de produtos, pois de acordo com o nível de customização dos produtos fabricados e o volume necessário é que será determinado se o processo é por projeto, jobbing, lotes, produção em massa ou contínuos. TÓPICO 2 | TIPOS DE LAYOUT PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 19 FIGURA 9 – TIPOS DE PROCESSOS FONTE: Slack (2002) • Processo de projeto: geralmente produtos com alto grau de customização, recursos dedicados e tempos de fabricação dos produtos mais longos. A característica principal deste processo é alta variedade e baixo volume. Exemplos: construção de navios, construção de túnel, produção de novelas, filmes etc. FIGURA 10 – FABRICAÇÃO DE NAVIO CARGUEIRO FONTE: <http://ectjoinville.com/AttractionsAndEquips/HowWorksDetail/8647>. Acesso em: 7 ago. 2018. UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 20 • Processo de jobbing: muito semelhante ao processo de projeto, com alta variedade e baixo volume, porém a diferença é que no processo de jobbing realiza-se o compartilhamento dos recursos de operação com os demais produtos. Os processos de jobbing produzem mais itens e geralmente um pouco menores do que os processos de projeto, mas nos dois processos o grau de repetição é baixo e na maioria das vezes os trabalhos serão únicos. Exemplos: gráfica que produz ingressos ou panfletos para eventos exclusivos, restauradores de móveis, restauradores de joias etc. • Processos em lotes ou bateladas: os processos em lotes ou bateladas são muito semelhantes aos processos de jobbing, porém os processos em lotes não possuem a mesma variedade que os processos de jobbing. A característica principal dos processos em lotes ou bateladas é que quando um produto é fabricado é feito um lote de produção e não apenas um produto, portanto, neste processo, enquanto o lote está sendo fabricado existe a repetitividade de produtos dentro de cada lote. Neste processo, o tamanho do lote independe, podendo ser de dois produtos ou até mesma de uma grande quantidade. Exemplos: fabricação de máquinas, fabricação de produtos químicos, fabricação de roupas etc. • Processos de produção em massa: produzem bens de baixa variedade e alto volume. Podemos exemplificar este processo com a fabricação de pneus, se forem levados em consideração todos os tipos diferentes de pneus seria uma gama grandiosa, porém toda essa gama de pneus diferentes não afeta o processo, visto que são fabricados da mesma forma e diferem apenas em algumas dimensões. As características principais desse processo são a alta repetitividade e a previsibilidade da operação. Exemplos: fabricação de automóveis, fabricação de lâmpadas, fabricação de televisores etc. • Processos contínuos: esse processo é muito semelhante ao processo de produção em massa, porém operam com volumes ainda maiores e variedade ainda mais reduzida. A característica principal desse processo é operar por períodos de tempos muito longos sem a necessidade de paradas ou alteração do mix de produtos. Existem situações em que os produtos fabricados são inseparáveis ou até mesmo linhas dedicadas apenas para um produto, fazendo com que o processo se torne ininterrupto. Exemplos: fabricação de papel, refinarias de petróleo, siderúrgica etc. TÓPICO 2 | TIPOS DE LAYOUT PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 21 FIGURA 11 – FABRICAÇÃO DE PAPEL FONTE: <http://suzanoblog.provisorio.ws/maquina-de-papel-de-mucuri-faz-20-anos/>. Acesso em: 7 ago. 2018. Agora que já vimos todos os tipos de processos existentes, é possível delimitar os arranjos físicos mais adequados para cada tipo de atividade, respeitando o tipo de processo que está sendo utilizado para produção. Recursos transformadores são instalações, máquinas, funcionários e todos os recursos que agem, transformam ou exercem alguma alteração nos recursos transformados.Recursos transformados são os materiais, matérias-primas, componentes e serviços que sofrem a ação realizada pelos recursos transformadores. Exemplo: Se imaginarmos um marceneiro lixando uma parede de madeira, o marceneiro, a lixa e demais utensílios serão os recursos transformadores e a parede de madeira será o recurso transformado. NOTA UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 22 3 ARRANJO FÍSICO PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFMA Agora que você já conhece os tipos básicos de processo é necessário conhecer as tipologias de arranjos físicos e a relação de sua aplicação com cada um dos processos, pois será possível perceber que para cada processo tem-se um arranjo físico com maoir afinidade. Na prática, temos apenas quatro tipos básicos de arranjos físicos: • Arranjo físico posicional: também conhecido como arranjo físico por posição fixa, esse arranjo tem como principal característica que o produto ou serviço resultante do processo fica imóvel e os recursos transformadores se movem até ele, isto é, máquinas, instalações, pessoas se movem conforme a necessidade e o produto fica estático. Exemplos: o Construção de um túnel – não temos como transportar um túnel completo, portanto ele é construído no local em que será utilizado. o Cirurgia – o paciente fica deitado na maca e os médicos, enfermeiros, utensílios e aparelhos são deslocados conforme a necessidade. o Manutenção de grandes máquinas – o mecânico se desloca até o equipamento, visto que seria inviável deslocar o equipamento até o setor de manutenção. o Construção de um navio – o navio é construído em um local fixo e todos os recursos necessários para a construção se deslocam até ele, devido ao tamanho do produto. Slack (2002) define um canteiro de obras como um exemplo de arranjo físico posicional, já que existe uma quantidade de espaço limitada que deve ser alocada aos vários recursos transformadores, porém ele salienta que o principal desafio em projetar esse arranjo físico seria a alocação das áreas dos canteiros para cada um dos subcontratados, sem que um interfira no trabalho do outro e que tenham o espaço necessário para realizar suas atividades e armazenar os seus suprimentos. FIGURA 12 – EXEMPLO DE ARRANJO FÍSICO POSICIONAL FONTE: <https://pt.slideshare.net/engmetodos/aula-engmet-parte-3>. Acesso em 7 ago. 2018. TÓPICO 2 | TIPOS DE LAYOUT PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 23 • Arranjo físico por processo: também conhecido por arranjo físico funcional, esse arranjo é assim chamado devido às necessidades e conveniências dos recursos transformadores que constituem o processo de fabricação, isto é, no arranjo físico por processo os recursos transformadores são agrupados por similaridade de processo e não mais pelo produto, como é o caso do arranjo físico posicional. Exemplos: o Usinagem de peças especiais – alguns processos que necessitam de instalações especiais, como tratamento térmico, pintura, ou até mesmo esmeriladores que atingem alto grau de utilização e necessitam estar em local de fácil acesso e manuseio. o Supermercado: possui área destinada aos vegetais, outra área com as carnes e embutidos, enlatados, produtos químicos e de limpeza. Esses produtos são segregados em áreas de acordo com a tecnologia necessária para armazenagem e facilidade de reposição do produto. FIGURA 13 – EXEMPLO DE ARRANJO FÍSICO POR PROCESSO MOSTRANDO O CAMINHO PERCORRIDO APENAS POR UM CLIENTE FONTE: Slack (2002) • Arranjo físico celular: nesse arranjo físico os recursos transformados são predestinados a movimentar-se para uma parte da produção chamada de célula, que é onde os recursos transformadores são agrupados para realizar uma fase do processamento dos recursos transformados ou produtos. A célula pode possuir um arranjo físico interno por processo ou por produto, lembrando que os recursos transformados vão passando de célula em célula até completar UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 24 o ciclo produtivo total. Esse arranjo físico busca simplificar e ordenar o fluxo característico e desordenado do recurso transformado que ocorre no arranjo físico por processo. Exemplos: o Área de produtos específicos dentro de um supermercado – alguns clientes utilizam o supermercado para realizar refeições, portanto um setor de lanches pode ser considerado uma célula, visto que se ele não existisse, o cliente teria que procurar cada item que compõe o lanche, ao longo do supermercado e montá-lo antes de comer. o Maternidade de um hospital – mulheres grávidas com gestações estáveis podem utilizar apenas a maternidade do hospital sem necessitar de áreas de suporte ao pronto atendimento, como urgência e emergência. Na figura a seguir é possível verificar uma loja de departamentos que possui vários segmentos dentro dela, formando várias células, como célula de livros e vídeos, célula de calçados, perfumes e joias, esportes, roupas masculinas, doces, jornais, revistas e papelaria, roupas femininas, malas e presentes. Perceba que neste exemplo existem vários pontos de caixas espalhados pela loja, buscando otimizar o tempo de compra do cliente dentro da loja e evitando filas de pagamento, visto que os caixas estão estrategicamente distribuídos entre as células. No caso deste exemplo, a simples escolha do melhor arranjo físico pode representar aumento de vendas, pois o cliente tem mais facilidade para procurar os produtos, consegue analisar melhor os que deseja adquirir, consegue localizar- se facilmente dentro da loja, entre outros benefícios. FIGURA 14 – EXEMPLO DE ARRANJO FÍSICO CELULAR FONTE: Slack (2002) TÓPICO 2 | TIPOS DE LAYOUT PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 25 • Arranjo físico por produto: este arranjo físico consiste basicamente na alocação dos recursos transformadores de acordo com a necessidade dos recursos transformados, isto é, a prioridade neste tipo de arranjo físico são os recursos transformados. Essa tipologia de arranjo físico é também chamada de arranjo físico em linha ou em fluxo, pois as atividades são sequenciadas de maneira a favorecer a transformação do produto ou serviço que está sendo constituído. O arranjo físico por produto é extremamente claro e previsível, o que possibilita maior controle, padronização e uniformidade das operações. Exemplos: o Checking de viagem no aeroporto – todos os clientes que chegam ao aeroporto necessitam realizar o procedimento de conferência de documentação, pesagem e despacho da bagagem, exatamente da mesma forma. o Restaurante self-service – Geralmente todos os clientes seguem a mesma sequência de serviços: entrada, prato principal, bebidas e sobremesa. o Entrada de bancos – ao chegar no banco o cliente necessita colocar todos os objetos de metal em um compartimento separado, passar pelo raio-x, entrar, pegar seus pertences novamente e retirar a senha de atendimento. o Fabricação de automóveis – todos os automóveis do mesmo modelo necessitam a mesma sequência de processos, sendo as atividades desenvolvidas com a mesma sequência de maneira gradativa até o final da linha, onde o automóvel está completamente montado. Essa tipologia de arranjo físico é mais utilizada em sistemas onde os produtos e serviços possuem maior padrão e baixa flexibilidade, visto que os processos necessitam possuir um nível de interação extremamente ajustado para que o sequenciamento das atividades do sistema opere de maneira eficiente. O arranjo físico por produtos é muito utilizado em processos contínuos de fabricação. FIGURA 15 – EXEMPLO DE ARRANJO FÍSICO POR PRODUTO FONTE: <https://pt.slideshare.net/WilianGattiJr/aula-gesto-da-produo-e-logstica-arranjo-fsico>. Acesso em: 9 ago. 2018. UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 26 Agora que você já conhece os principais processos e arranjos físicos utilizados na manufatura, é importante fazer uma análise de identificação de qual é o melhorprocesso de fabricação e arranjo físico que se deve utilizar para cada tipo de produto em específico, porém é mandatório entender que existe uma relação combinatória entre os processos e arranjos físicos, conforme mostra a figura a seguir. FIGURA 16 – RELAÇÃO ENTRE OS TIPOS DE PROCESSO E OS DE ARRANJO FÍSICO Tipos de processo em manufatura Tipo básicos de arranjo físico Processo por projeto Arranjo físico posicional Processo tipo jobbing Arranjo físico por processo Processo em lote Processo em massa Arranjo físico celular Processo contínuo Arranjo físico por produto FONTE: Adaptado de Slack (2002) Os SFM têm como característica principal a flexibilidade e adaptabilidade à variedade diferente de produtos, buscando equalizar os benefícios existentes com o padrão, volume e rapidez com os benefícios existentes na fabricação de um produto que atenda perfeitamente às necessidades e expectativas do cliente, necessitando muitas vezes de soluções sob medida. É extremamente claro e possível de perceber que isso são pontos extremamente complexos de se alcançar, visto que atender às expectativas e necessidades de cada cliente em específico sem a existência de um padrão, isto é, obter uma solução sob medida para cada cliente, é uma realidade encontrada em processos por projeto, já as características de volume, padrão e rapidez são encontradas em processos contínuos, portanto, o equilíbrio entre estes dois processos pode ser encontrado no processo de lotes ou bateladas, visto que é o intermediário entre variedade e volume. TÓPICO 2 | TIPOS DE LAYOUT PARA OS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 27 FIGURA 17 – EQUILÍBRIO ENTRE VARIEDADE, VOLUME E TIPOS DE PROCESSOS FONTE: Adaptado de Slack (2002) Os SFM não necessariamente precisam ser processos em lotes ou bateladas, porém o que está sendo evidenciado é que esse processo representa o ponto de equilíbrio entre a variedade e volume, possibilitando assim o maior nível de flexibilidade sem comprometer a produtividade. Conforme mostrado na Figura 15, o processo de lotes ou bateladas possui relação forte com os tipos de arranjos físicos por processo e celular, possibilitando assim ao gestor a escolha do melhor arranjo físico relacionado ao seu produto. No que diz respeito ao nível de investimento e aproveitamento dos recursos, em se tratando dos SFM, o arranjo físico mais utilizado é o arranjo físico celular, justificado através da utilização dos componentes dos SFM, pois com um único manipulador é possível realizar operações em dois ou mais equipamentos, rateando o valor do investimento e melhorando atividades existentes na mesma célula de fabricação, cenário este que não se faz possível em um arranjo físico por processo, já que a movimentação dos recursos transformados não é prioridade em relação ao processo. As características de variedade e volume fazem uma aproximação de qual é o melhor arranjo a ser escolhido para realizar a operação, porém, para ser mais preciso na escolha, Slack, Chambers e Johnston (2009) listam as principais vantagens e desvantagens de cada um dos quatro principais arranjos físicos, conforme mostrado na figura a seguir: FIGURA 18 – VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS TIPOS BÁSICOS DE ARRANJO FÍSICO Vantagens Desvantagens Posicional Flexibilidade alta de mix e produto. Produto ao cliente não movido ou perturbado. Alta variedade de tarefas para a mão de obra. Custos unitários muito altos. Programação de espaço e atividade pode ser complexa. Pode significar muita movimentação de equipamento e mão de obra. UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 28 FONTE: Slack, Chambers e Johnston (2009) Além destas vantagens e desvantagens, é necessário levar em consideração a análise de custos fixos e variáveis, que por padrão é representada pelo gráfico disponível na imagem a seguir, onde tem-se na coluna (y) os custos e na linha (x) o volume. FIGURA 19 – CUSTOS FIXOS E VARIÁVEIS EM FUNÇÃO DO VOLUME Custo Posicional Use posicional Use posicional ou processo Use processo Use processo ou celular Use processo, celular ou produto Use celular ou produto Use produto ???? Volume Produto Celular Processo FONTE: Slack (2002) Funcional Alta flexibilidade de mix e produto. Relativamente robusto em caso de interrupção de etapas. Supervisão de equipamento e instalações relativamente fácil. Baixa utilização de recursos. Pode ter alto estoque em processo ou filas de clientes. Fluxo completo pode ser difícil de controlar. Celular Pode dar um bom equilíbrio entre custo e flexibilidade para operações com variedade relativamente alta. Atravessamento rápido. Trabalho em grupo pode resultar em melhor motivação. Pode ser caro reconfigurar o arranjo atual. Pode requerer capacidade adicional. Pode reduzir níveis de utilização de recursos. Em linha Baixos custos unitários para altos volumes. Dá oportunidade para especialização de equipamentos. Movimentação conveniente de clientes e materiais. Pode ter baixa flexibilidade de mix. Não muito robusto contra interrupções. Trabalho pode ser repetitivo. Analisando a figura, é possível concluir que os custos fixos do arranjo físico posicional são mais baixos que qualquer outro tipo de arranjo físico, porém os custos variáveis da operação são altos, portanto a figura complementa a tomada de decisão levando em consideração a tipologia do arranjo físico em relação aos custos fixos e variáveis de sistema produtivo. 29 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu que: • Os tipos de processos, suas características e alguns exemplos onde são aplicados, sendo eles: o Processos por projeto: muito alta variedade e volume muito baixo. o Processos jobbing: alta variedade e baixo volume. o Processos em lote ou batelada: médio volume e variedade média. o Processos em massa: baixa variedade e alto volume. o Processos contínuos: muito baixa variedade e volume muito alto. • Os principais arranjos físicos têm suas vantagens e desvantagens, a seleção da melhor escolha leva em consideração a variedade, volume e custo. • Os quatro principais tipos de arranjo físico são: o Arranjo físico fixo ou posicional; o Arranjo físico por processo; o Arranjo físico celular; o Arranjo físico por produto. • Cada tipo de processo possui relação com alguns tipos de arranjo físico em específico, o que é fundamental na escolha do processo de produção e o layout da empresa, levando em consideração as particularidades do produto, volume, variedade, custos fixos e custos variáveis, pois isso dará maior assertividade à seleção do layout. 30 1 O planejamento de um empreendimento inicia no momento em que o empreendedor tem a sua ideia inicial, passa para o plano de negócio, levanta as restrições impostas pelo mercado na fabricação de um produto, como as expectativas do cliente, variabilidade e volume de produção e assim inicia os seus estudos para definir o processo de fabricação e layout da planta. Baseado nisso, responda qual é o melhor processo para a escavação de uma mina e qual o melhor arranjo físico dos recursos para esse empreendimento. 2 Baseado em todo o conhecimento obtido ao longo deste tópico e valendo-se das características específicas de cada um dos tipos de processos, responda: qual é o processo que possibilita maior variedade de produtos e maior volume de produção em um arranjo físico por produto? AUTOATIVIDADE 31 TÓPICO 3 APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Atualmente a globalização tem motivado organizações e empresas a evoluírem cada vez mais os seus processos de fabricação, buscando a redução de custos, sendo eles de várias formas, isenções em tributações, melhor aproveitamento de matéria-prima, redução de pessoas e processos etc. Vamos citar um caso prático de uma empresa do setor metal-mecânico que flexibilizou a produção dos equipamentos, baseada nos conceitos dos Sistemas Flexíveis de Manufatura – SFM. Primeiramenteserá explanado o processo da forma como ocorria antes da implantação do SFM e depois de implantado, para que você consiga perceber as diversas vantagens e desvantagens deste sistema de manufatura, porém é importante salientar que esta solução foi desenhada exclusivamente para esta empresa e é recomendado que, ao desenhar um processo de manufatura flexível, isso seja considerado, pois sabemos que cada empresa possui as suas particularidades de operação que devem ser respeitadas para garantir a rentabilidade e perenidade do negócio. O processo inicia com o recebimento de material, na portaria da empresa, sendo que conforme as transportadoras chegam, é realizada uma checagem da nota fiscal, cadastro do motorista e do caminhão. Posteriormente o caminhão é enviado para o setor de recebimento de materiais, que, muitas vezes, devido ao grande volume de recebimentos simultâneos, descarrega o caminhão e mantém o material sem realizar a conferência quantitativa; após estabilizar a demanda de descargas dos caminhões, é realizada então essa conferência e o material é liberado para o setor de gestão da qualidade, para realização das inspeções técnicas do produto e verificação da conformidade; após a aprovação da conformidade do material, ele é levado manualmente para o armazém, onde é armazenado em uma posição definida pelo operador e registrado no sistema. Quando o material é requisitado para entrar em processo, o operador deve coletá-lo na posição especificada no sistema e levá-lo até o setor produtivo manualmente, onde o equipamento é montado e transportado ao setor de embalagem; após ser embalado, é enviado para expedição e aguarda o carregamento para entrega ao cliente. 32 UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM FIGURA 20 – PROCESSO ANTES DA IMPLANTAÇÃO DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM FONTE: O autor Analisando a Figura 19 é perceptível a presença de várias pessoas ao longo do processo realizando a conectividade entre os setores, além da necessidade de movimentações excessivas. Percebe-se também que, neste modelo exposto, a área de montagem é muito ampla e, por ser um único espaço, sem nenhuma segmentação, pode ocorrer perda de material dentro do próprio processo de montagem, o que irá ocasionar desvios de tempo e custo de montagem. Outro grande problema desse método produtivo é que, como o processo de movimentação, transporte e cadastramento no sistema é realizado manualmente pelo operador, existe uma baixa confiabilidade de informações, visto que existe grande número de informações cadastradas de maneira errada, materiais que segundo o sistema estão disponíveis em uma determinada posição e, quando requisitados, o operador não consegue encontrar, entre outros casos. Esse tipo de falhas possui repercussões gigantescas dentro dos processos produtivos, como baixa acurácia de estoque, aumento do lead time de montagem, aumento do valor dos estoques e perda de confiabilidade de entrega junto ao cliente. TÓPICO 3 | APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 33 FONTE: O autor FIGURA 21 – CAMINHO PERCORRIDO PELO MATERIAL AO LONGO DO PROCESSO Na figura acima é possível perceber a movimentação realizada pelo material, formando algumas movimentações desnecessárias de idas e vindas entre os setores, sem nem mesmo considerar o percurso interno dos setores. Devido a essa série de desvantagens encontradas, a empresa decidiu organizar os processos com base no SFM, visando maior nível de automação entre os processos e redução da utilização da mão de obra na parte operacional, buscando alocar esses funcionários para atividades táticas, deixando o processo fluir de maneira automática. No novo modelo baseado nos SFM, os processos tornaram-se muito mais rápidos, enxutos e efetivos, desde a emissão da nota fiscal por parte do fornecedor, que, ao realizar o envio da mercadoria, entra no site da empresa e faz o agendamento da descarga do material no dia e horário disponíveis no aplicativo de agendamento e já anexa o arquivo digital da nota fiscal. O setor fiscal, por sua vez, valida as informações pertinentes ao material, enquanto os setores de compras e planejamento verificam se as informações constantes na nota fiscal são pertinentes ao que foi solicitado no pedido de compra. Após essas conferências serem analisadas e validadas, o sistema libera o agendamento de descarga para o usuário da portaria, que, ao receber o caminhão (agora com horário determinado, 34 UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM evitando os recebimentos concomitantes, que anteriormente geravam problemas), faz o cadastro do motorista e uma câmera instalada no portão de entrada registra o caminhão, que segue para o setor de recebimento. Ao receber os materiais, agora o operador de recebimento (recebimento e inspeção da qualidade foram integrados) realiza as análises técnicas e apenas cola uma etiqueta gerada pelo sistema através da ordem de compra com um código de RFID (note que a quantidade de peças é garantida pelo número de etiquetas geradas pelo sistema, pois cada peça do material recebe a sua etiqueta) e destina para o setor de armazenagem, onde o material passa por uma trave fixada no portão de entrada do armazém automatizado, a leitura do produto é realizada e o material depositado automaticamente em uma posição escolhida pelo sistema de acordo com os critérios cadastrados para o material, como disponibilidade do armazém, giro de estoque etc. Ao ser requisitado pelo sistema de acordo com o período de início da montagem, o robô do armazém automático coleta o material na posição anteriormente armazenada e disponibiliza no portão de saída do armazém, onde está fixada outra trave que, ao ler o código de RFID, fará o registro no sistema informando que o material saiu do armazém e está indo para a área de montagem. O material é levado do armazém para a área de montagem através de AGV. O setor de montagem, agora segmentado em vários boxes de montagem, possibilita ao sistema saber onde os materiais devem ser entregues pelo AGV e também onde determinado produto será ou está sendo montado. Após montado, o produto é embalado ainda no box de montagem e recebe uma nova etiqueta de RFID, que representa o produto completo, com todas as demais etiquetas dos materiais que compõem o produto completo, comissionadas a ela. É importante perceber também que todo o processo de montagem e embalagem é realizado por um manipulador robótico que atua nas três direções (x, y, z), sendo que a partir do momento em que o robô completa o processo de montagem e embalagem, ele automaticamente informa ao sistema que o produto está finalizado, então o AGV realiza a coleta do produto no box de montagem e entrega na expedição, onde estará disponível para envio ao cliente. A utilização do RFID para rastreabilidade e apontamento do material ao longo de cada processo possibilita que a empresa tenha controle total sobre as operações e também sobre a armazenagem dos materiais, fazendo com que o gestor consiga identificar exatamente em que ponto da linha planta está um determinado material em tempo real, facilitando assim o controle e gestão da empresa. O armazém automático, por sua vez, garante a máxima acurácia de estoque, visto que não existe interação humana dentro dele, a garantia de armazenagem correta de cada material para não causar nenhum tipo de avarias ou danos ao material, além do baixo custo de operação e rapidez nas operações de picking e refilling. TÓPICO 3 | APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 35 Picking: Processo de separação dos materiais. Refilling: Processo de reabastecimento dos materiais. NOTA FIGURA 22 – PROCESSO APÓS IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM FONTE: O autor 36 UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM Após a implantação dos Sistemas Flexíveis de Manufatura – SFM, é possível perceber a redução drásticado número de pessoas realizando as operações de chão de fábrica, causando uma redução considerável no custo de operação, visto que todas as tecnologias utilizadas (armazém automático, AGV e robôs) possuem custo elevado de aquisição e instalação, porém custo de operação extremante reduzido. FIGURA 23 – CAMINHO PERCORRIDO PELO MATERIAL AO LONGO DO PROCESSO APÓS A IMPLANTAÇÃO DO SFM FONTE: O autor É importante perceber a melhoria no fluxo de materiais, onde o material percorre as operações em um único sentido até a expedição, devido ao fluxo de movimentação padronizado pelo AGV e a garantia de realização correta do picking realizado pelo armazém automático. Além de todos esses ganhos, não podemos deixar de mencionar que a tecnologia de RFID permite a realização de inventários em curtos espaços de tempo, possibilitando até mesmo a realização de inventários diários, afinal não é necessário que o operador realize a contagem das peças, mas apenas passe o coletor de frequência no ambiente em que deseja realizar o inventário e o próprio sistema realiza a contagem. TÓPICO 3 | APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 37 Agora que já estudamos a alteração de um sistema produtivo convencional para um Sistema Flexível de Manufatura, é o momento de entender as possíveis aplicações dos SFM. As aplicações de Sistemas Flexíveis de Manufatura – SFM podem ser as mais variadas possíveis, aplicadas integral ou até mesmo parcialmente. Sabe- se que, por serem tecnologias ainda um pouco caras para serem adquiridas, as empresas preferem adquirir de maneira gradual, atuando primeiramente nos “processos gargalos” ou processos que geram algum tipo de problema à saúde dos operadores, e aos poucos ajustam seus sistemas produtivos aos SFM. A figura a seguir mostra a operação de um manipulador usinando peças em um torno, retirando as peças do buffer de entrada e fixando-as dentro do torno, após a conclusão da atividade o manipulador realiza a extração e deposita no buffer de saída. FIGURA 24 – MANIPULADOR REALIZANDO A OPERAÇÃO DE UM TORNO FONTE: <http://www.arvsystems.com.br/integrador-robos>. Acesso em: 14 ago. 2018. Existe uma gama variada de aplicações, até mesmo para os próprios manipuladores, de acordo com a precisão e sensibilidade necessária em cada uma das aplicações, pois na figura a seguir é possível verificar a aplicação de um robô de pintura de janelas, onde é necessário realizar a leitura do formato da peça, ajustar a distância correta do bico em relação à peça, diâmetro do leque de tinta, intensidade de aspersão da tinta, bem como os ângulos de direção do braço para garantir que todas as faces e cantos da peça serão pintados. Esse tipo de aplicação de manipuladores em processos de acabamento necessita de muita perfeição nos movimentos, para que o processo consiga garantir a qualidade final do produto, porém os principais diferenciais de realizar essas atividades com manipuladores são a economia de material (tinta) e estabelecimento do padrão da atividade, consequentemente, redução da variância do processo e aumento dos índices de qualidade. 38 UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM FIGURA 25 – MANIPULADOR REALIZANDO PINTURA DE JANELAS FONTE: <http://www.emobile.com.br/site/industria/cefla-ligna-2017-industria40/>. Acesso em: 14 ago. 2018. As aplicações de robôs ao dia a dia não param por aí, pois em setembro de 2016 uma empresa americana fabricante de pizzas incorporou a utilização de robô no processo de fabricação de suas pizzas, onde cada um dos robôs é responsável por uma atividade diferente no processo, isto é, um coloca cebola, outro inclui o tomate, outro adiciona os molhos e assim sucessivamente, até finalizar a construção da pizza. A linha de produção de pizzas foi criada para otimizar o tempo de fabricação das pizzas e disponibilizar mais tempo para a entrega da pizza nas casas dos americanos com a mesma qualidade de uma pizza retirada no balcão da empresa. A empresa americana afirma que desde a solicitação do pedido da pizza até a entrega da pizza na casa do cliente, o tempo máximo aceitável pela empresa é de 30 minutos, com todos os ingredientes devidamente dispostos em seus devidos locais, sem perdas de qualidade e/ou aparência oriundas da produção ou entrega das pizzas. TÓPICO 3 | APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 39 FIGURA 26 – ROBÔ UTILIZADO NA FABRICAÇÃO DE PIZZAS FONTE: <https://revistapegn.globo.com/Empreendedorismo/noticia/2016/09/empresa-cria- robos-que-fazem-pizza-sozinhos-.html>. Acesso em 14 ago. 2018. Agora que você já conhece várias formas possíveis de aplicação de robôs em sistemas de manufatura, é necessário conhecer um pouco mais sobre as aplicações do AGV – Automated Guided Vehicle, ou veículos autoguiados. Assim como os robôs, o AGV pode ser utilizado em várias formas de aplicação, porém não podemos esquecer que sua função é de transporte dos materiais, peças e/ou produtos acabados. O AGV pode ser utilizado para reabastecimento de material em linhas de produção, conforme mostrado na figura a seguir, onde o AGV está equipado com um manipulador acoplado à parte traseira e ao se locomover ao longo da linha produtiva realiza o abastecimento de insumos nos devidos postos de trabalho, estantes flow rack, supermercado, ou o que for necessário. Supermercado: nome utilizado para um pequeno armazém disponível na área produtiva, responsável pelo reabastecimento da linha produtiva, geralmente responsável pelo reabastecimento de itens de pequeno porte, como parafusos, arruelas, rebites etc. NOTA 40 UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM FIGURA 27 – AUTOMATED GUIDED VEHICLE EQUIPADO COM MANIPULADOR PARA REABASTECER SUPERMERCADO FONTE: <https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15531>. Acesso em: 14 ago. 2018. Além deste modelo de AGV, é fundamental tomar conhecimento da existência dos modelos menores utilizados para reorganização de armazéns, estantes, gôndolas e produtos unitizados em palete, que podem ser utilizados em ambientes variados, por exemplo, centros de distribuição ou logística, organização ou priorização de produtos dentro de armazéns ou até mesmo para abastecimento de linha com volumes unitizados ou realizados através de estantes, o que pode ser uma solução ótima para produtos que são compostos de kits ou peças correlacionadas, por exemplo, a fixação de duas peças que necessitam de parafusos, arruelas e porcas. Neste exemplo, o AGV pode levar a proporção determinada (para cada parafuso utilizado, serão utilizadas duas arruelas e uma porca) de todos os produtos em uma única entrega. TÓPICO 3 | APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM 41 FIGURA 28 – AGV MOVIMENTANDO UMA ESTANTE DE PRODUTOS DENTRO DO ARMAZÉM FONTE: <http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4085650/Amazon-s-robot-army- revealed-Firm-45-000-bots-world.html>. Acesso em: 14 ago. 2018. Você pode estar se perguntando neste momento se existem AGV’s apenas para cargas de pequenos volumes ou pesos, então vamos ajudá-lo na resolução desta dúvida com a apresentação da figura a seguir, onde o AGV está movimentando um trator-carregadeira de aproximadamente 20 toneladas ao longo de sua montagem, enquanto são adicionados os periféricos ao chassi ou carcaça do trator. Perceba que, assim como os demais tipos de AGV, esse também possui vários comandos para possíveis interações manuais com o operador, mesmo ele possuindo todos os sensores de direção, posicionamento e varredura do local em que está transitando, facilitando caso exista a necessidade de desligamento ou alteração de procedimento que extrapole o padrão de operação pelo qual foi dimensionado. 42 UNIDADE 1 | COMPONENTES DOS SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – SFM FIGURA 29 – AGV UTILIZADO NA LINHA DE MONTAGEM DE TRATORES-CARREGADEIRA FONTE: <http://www.elmundo.es/economia/2015/03/13/5502ae7422601d814e8b4572.html>. Acesso em: 14 ago. 2018. Os
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