FABIANO CARREIRO FERREIRA GABRIEL DE CARVALHO PIRES

DIAGNÓSTICO DAS ATIVIDADES DE TROCA DAS MATRIZES DA LINHA DE FABRICAÇÃO DAS PORTAS DOS ARMÁRIOS DE AÇO NA EMPRESA ITATIAIA

MÓVEIS S/A.

Trabalho apresentado ao Departamento de Engenharia Elétrica e de Produção da Universidade Federal de Viçosa como parte das exigências para a conclusão do curso de Engenharia de Produção.

Orientador

Prof. Antonio C. Gonçalves Tibiriçá

VIÇOSA MINAS GERAIS – BRASIL

2006

II

ATA No. ______ DA APRESENTAÇÃO DE TRABALHO DE GRADUAÇÃO

NECESSÁRIA À CONCLUSÃO DO CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

Às ____:____ horas do dia ____ de _______________ de _______, a Comissão Examinadora

de Trabalho de Graduação, cujos membros estão mencionados abaixo, reuniu-se nas

dependências do Campus da Universidade Federal de Viçosa para julgar o trabalho do(a)

estudante ______________________, matrícula n° ______, intitulado ______________

________________________________________, requisito necessário à conclusão da

disciplina obrigatória EPR 491 – Trabalho de Graduação II do curso de Engenharia de

Produção da Universidade Federal de Viçosa. Ao abrir a seção, o(a) Presidente da Comissão,

após dar a conhecer aos presentes os procedimentos a serem adotados na apresentação, passou

a palavra ao estudante que passou a apresentar seu trabalho. Em sessão pública, após a

exposição, o estudante foi argüido oralmente pelos membros da Comissão Examinadora tendo

como resultado:

( ) Aprovação;

( ) Aprovação condicionada a satisfação das exigências constantes no verso desta folha;

( ) Reprovação

Lavrada pelo(a) Presidente da Comissão, a presente ata é assinada pelos membros da

Comissão e pelo(a) estudante que estão de acordo com as informações nela contida.

Viçosa, ___ de ______________ de ______ .

______________________________________________________

Orientador-Presidente da Comissão: Prof(a).

_____________________________________________________

Membro da Comissão: Prof(a).

_______________________________________________________

Estudante

III

AGRADECIMENTO

Agradecemos a realização deste trabalho ao nosso orientador, professor Tibiriçá, por

ter-nos apoiado e acreditado em nosso potencial e aos profissionais da Itatiaia Móveis por

terem sido tão receptivos, pacientes e prestativos durante todo o decorrer deste trabalho.

‘Embora ninguém possa voltar atrás e fazer um novo começo, qualquer um pode começar agora e fazer um novo fim’.

Chico Xavier

IV

Sumário

1. Introdução..................................................................................................................................................... 1

1.1 Justificativa................................................................................................................................................ 2

1.2 Objetivos...................................................................................................................................................... 4

1.2.1 Objetivo geral........................................................................................................................................ 4

1.2.1 Objetivos específicos........................................................................................................................... 5

2. Fundamentação teórica............................................................................................................................ 5

3. Material e métodos.................................................................................................................................... 7

4. Estudo de caso............................................................................................................................................. 8

4.1 A empresa................................................................................................................................................... 8

4.2 O setor SEPRE.......................................................................................................................................... 9

4.3 A linha das portas dos armários........................................................................................................ 9

4.4 Características da produção da linha das portas...................................................................... 10

5. Situação atual das trocas de ferramentas....................................................................................... 11

5.1 Elementos da troca................................................................................................................................ 12

5.2 Descrição do procedimento das trocas de ferramentas.......................................................... 12

5.3 Resultados................................................................................................................................................. 16

5.4 Propostas de melhoria.......................................................................................................................... 17

6. Sintese conclusiva..................................................................................................................................... 20

Referências bibliográficas.......................................................................................................................... 22

Anexos......................................................................................................................................23

V

Lista de figuras

FIGURA 1. ILUSTRAÇÃO DOS PROBLEMAS DE ESTOQUE ELEVA DO............................................... 2

FIGURA 2. DISTRIBUIÇÃO DOS TEMPOS DURANTE AS TROCAS DE FERRAMENTAS................. 4

FIGURA 3. LINHA DE PRENSAGEM DAS PORTAS DOS ARMÁRIO S..................................................10

FIGURA 4. COMPARAÇÃO DE ESPAÇO ENTRE AS LINHAS................................................................ 10

FIGURA 5. EXEMPLIFICAÇÃO DO FLUXOGRAMA DA LINHA DE PORTAS. .................................. 11

FIGURA 6. FERRAMENTAS UTILIZADAS NA TROCA DAS MATRI ZES..............................................12

FIGURA 7. ETAPAS DAS OPERAÇÕES DE TROCA DE FERRAMENTAS............................................ 13

FIGURA 8. MACHO DE FIXAÇÃO DA MATRIZ............... ...........................................................................14

FIGURA 9. EXEMPLIFICAÇÃO DO CONJUNTO MACHO – BUCHA. ...................................................15

FIGURA 10. POSIÇÃO DO PARAFUSO QUE FIXA O PASSO DA PRENSA. ......................................... 16

FIGURA 11. DIVISÃO DOS TEMPOS MÉDIOS DAS TROCAS. ............................................................... 16

FIGURA 12. POSIÇÃO DO PAINEL DE QUALIDADE. ......... ..................................................................... 19

1

1 Introdução

Paulatinamente, a partir e como decorrência da 2ª Guerra Mundial, os consumidores

passaram a exigir cada vez mais das empresas qualidade e diferenciação nos seus produtos

para atender as suas expectativas e necessidades de consumo. Hoje o consumidor tem à sua

disposição uma grande variação de modelos de um mesmo produto. Por outro lado, o ciclo de

vida dos produtos, de um modo geral, é cada vez menor. Isso faz as companhias empenharem

seus esforços em direção a uma produção enxuta, focada na redução de custos e melhoria da

qualidade dos seus produtos.

Devido ao atendimento às exigências do mercado pelas empresas, flexibilizar os

processos produtivos, de modo a fabricar lotes menores de produtos e realizar as entregas em

prazos curtos, tornou-se uma necessidade para as companhias. As empresas têm se ocupado

em conseguir fabricar as quantidades de produtos necessárias ao menor custo, minimizando

estoques e sincronizando os processos de produção.

Essa é a filosofia que norteia a produção Just in Time (JIT), um dos marcos mais

importantes do Sistema Toyota de Produção, que se baseia na eliminação de qualquer tipo de

desperdício (tempo, insumos, mão-de-obra etc.). Nessa direção, uma variável que merece ser

destacada num processo produtivo é o tempo, o qual, uma vez desperdiçado, resulta difícil

recuperá-lo dentro do processo. Para isso, a Troca Rápida de Ferramentas (TRF) é um método

utilizado pelo sistema JIT focado na eliminação dos desperdícios de tempo oriundos das

trocas de ferramentas das máquinas. A economia deste tempo afeta positivamente na

otimização do tempo de atravessamento dentro dos processos produtivos; neste tempo é

considerado o somatório dos tempos de espera, processamento, inspeção e transporte em

processo.

Uma forma de se alcançar tais melhorias no tempo de setup de máquinas (troca de

ferramentas) é a aplicação de técnicas de implantação de TRF. Dentre as mais conhecidas,

destaca-se a técnica SMED por ser a pioneira e conseqüentemente a mais difundida. Além

disso, possui um baixo custo de implantação quando comparada a outras formas de

eliminação dos tempos desperdiçados nas trocas de ferramentas, podendo atingir até 90% do

tempo desperdiçado com máquinas paradas.

O presente trabalho pretende apresentar como a TRF pode ser uma metodologia útil e

de aplicação simples quando se pretende eliminação de desperdícios de tempos de troca de

ferramentas, o que se dará através de um estudo de caso realizado na Itatiaia Móveis em Ubá-

MG.

2

1.1 Justificativa

Uma das estratégias utilizadas para compensar os custos dos tempos de troca de

ferramentas das máquinas (setup) é a produção em grandes lotes. Porém, isso traz o

inconveniente de se gerar elevados níveis de estoque, tanto em processo quanto de produto

acabado, o que faz os custos de estocagem aumentarem. Além disso, níveis elevados de

estoque podem ‘camuflar’ os problemas de produtividade que poderiam ocorrer na fábrica. A

Figura 1 ilustra como isso ocorre, fazendo uma analogia a um lago com excesso de água: o

excesso é o estoque que cobre os problemas.

Figura 1. Ilustração dos problemas de estoque elevado.

Shingo (2000) cita que mesmo quando a demanda exige grande diversificação e baixos

volumes, se vários volumes forem agrupados, grandes lotes são possíveis e a freqüência de

tempo de setup pode ser reduzida. Por outro lado, quando a demanda exige pouca variedade e

grande volume o fornecedor pode responder com numerosas repetições de pequenos lotes.

Estoques são minimizados, mas o número de operações de setup aumenta.

Para justificar tal aumento na quantidade de trocas de ferramentas, Monden (1983)

afirma que através da produção em pequenos lotes, o lead time (tempo de atravessamento) de

produção de vários tipos de produtos pode ser reduzido, e a companhia pode adaptar-se aos

pedidos dos consumidores e mudanças na demanda muito prontamente.

Ainda de acordo com Shingo (2000), a produção de grandes lotes só será aceitável

quando for em resposta a grandes pedidos, porém na realidade do dia-a-dia das empresas a

produção resulta de pedidos repetitivos de pequenos volumes, o que dá origem à consolidação

de lotes antecipando-se assim a produção dos mesmos.

As empresas têm se preocupado em definir o tamanho do lote econômico adequado ao

seu processo de reposição e armazenagem. De acordo com a teoria do lote econômico,

existem três componentes de custos básicos associados a esse processo, a saber: custos

3

diretos, custos de manutenção de estoque e custos de preparação para reposição.

O tamanho do lote econômico pode ser calculado da seguinte maneira:

(1)

Sendo:

• D= demanda do item para o período;

• C= custo unitário de fabricação do item;

• A= custo unitário de preparação;

• I= taxa de encargos financeiros sobre estoques;

• Q’= tamanho do lote econômico.

De acordo com Tubino (1999), a teoria do lote econômico é incontestável por estar

baseada em uma lógica matemática associada à minimização de custos. O que a filosofia JIT

contesta é que dentro destes custos existem os custos de desperdícios diretamente associados à

quantidade de estoques disponíveis dentro do sistema.

Para Shingo (2000), o conceito de lote econômico está embasado em um potente

paradigma: assume-se que as reduções drásticas de setup são impossíveis! Com isso, o lote

econômico reduz a motivação da mão-de-obra ao se produzir grandes lotes para se estocar,

gera-se a falta de ritmo entre setores produtivos que se isolam com os estoques em processo,

além da não identificação imediata dos problemas relacionados a produtividade encobertos

pelo acumulo de estoque.

A melhoria através da redução do tempo de troca de ferramentas traz vantagens

competitivas, que vão desde uma redução de custos de tempo de setup ao aumento da

flexibilidade, com a melhoria na capacidade de reação a eventos repentinos ou inesperados

(como a mudança na prioridade de pedidos por exemplo). O aumento da flexibilidade dos

sistemas produtivos é um critério de desempenho importante hoje nas empresas, pois além da

reação a eventos inesperados, a empresa pode atuar também, de forma eficaz, nas respostas às

ameaças e pressões ambientais (como otimização do tempo de entrega).

De acordo com Tubino (1999), Shingo, tentando reduzir os demorados setups

convencionais identificou quatro grupos de funções desenvolvidas durante os ajustes de

máquinas, que podem ser justificado conforme ilustrado na Figura 2.

De acordo com a Figura 2 percebe-se que 5% do tempo observado nesses setups eram

referentes à remoção e fixação das matrizes e ferramentas, onde o tempo restante era

IC

ADQ

⋅⋅⋅= 2

'

4

consumido com funções que podiam ser melhoradas, ou até eliminadas, desde que tratadas

adequadamente.

O redesenho do processo de troca de ferramentas se torna prático, quando há recursos

suficientes, em mão-de-obra qualificada e apoio da direção, para ser aplicado nos postos de

trabalho.

Tempos de ajustes

30%

5%15%

50%

Preparação de matéria-prima, dispositivos de montag em, acessórios, etc.

Fixação e remoção de matrizes

Centragem e determinação das dimensões das ferramen tas

Processamentos iniciais e ajustes

Figura 2. Distribuição dos tempos durante as trocas de ferramentas.

O processo permite à empresa:

• produzir em lotes pequenos, diminuindo o inventário;

• reduzir custos;

• reduzir os tempos de entrega;

• tempos de troca mais fiáveis, o que possibilita equilibrar a carga da produção diária.

As empresas podem aumentar a disponibilidade de seus equipamentos e portanto, obter

mais rentabilidade de seus colaboradores ao reduzir o número de horas-extras e melhorar a

gestão. Assim flexibiliza o fluxo de caixa – quanto antes se entrega antes se fatura – gerando,

pois, o aumento da rentabilidade da empresa.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo geral

Realizar um diagnóstico das operações de troca de ferramentas das matrizes de

estampagem da linha de fabricação das portas dos armários de aço produzidos pela Itatiaia

Móveis S.A., situada na cidade de Ubá-MG.

5

1.2.1 Objetivos específicos

• identificar e analisar a situação atual das trocas de matrizes nas prensas de estampagem;

• separar operações externas e internas das máquinas;

• analisar possíveis conversões de operações internas em externas;

• propor melhorias na operação de troca de ferramentas.

2. Fundamentação teórica

No inicio da década de 70 surge no Japão um novo conceito de produção: “O Sistema

Toyota de Produção”. O seu objetivo é reduzir os tempos de fabricação, sem grandes

investimentos, visando melhorar a produtividade e a qualidade dos produtos, etc.

Para apoiar o STP (Sistema Toyota de Produção) surgiu em meados da década de 70, a

técnica “Just In Time” (JIT), que para Monden (1983), significa, por exemplo, que em um

processo de montagem de partes para montar um carro, os tipos necessários de sub-montagens

precedendo o processo deve chegar à linha de produção no tempo necessitado e na quantidade

necessária.

Posteriormente então, como ferramenta para atingir os objetivos do JIT, desenvolveu-

se a TRF, que tem por objetivo a redução do tempo de setup das máquinas, simplificando e

eliminando os desperdícios de movimentos. Isso é realizado por métodos e técnicas, sendo a

técnica SMED, de Shigeo Shingo, a mais conhecida e utilizada. As que surgiram

posteriormente são variações da técnica SMED.

A metodologia proposta por Shigeo Shingo é a mais difundida e por isso foi a base

para outros autores desenvolverem suas técnicas. O SMED reduz e simplifica o setup por

meio da redução ou eliminação das perdas relacionadas à operação de setup.

De acordo com as metas de redução e eliminação de perdas, proposta por Shingo

(2000), as operações de uma máquina são divididas em procedimentos internos, que só

poderão ser executados com a máquina parada, e externos, que são feitos com a máquina

produzindo.

A metodologia contém quatro estágios:

• estágio 1: não se distinguem as condições de setup interno e externo. O objetivo é analisar a

operação atual de setup, com participação dos operadores envolvidos na preparação em

estudo, observando as reais condições do chão – de – fábrica.

• estágio 2: considerado o mais importante da implantação da TRF, ocorre a distinção entre as

6

operações de setup interno e externo.

• estágio 3: ocorre análise da operação de setup, com o objetivo de verificar a possibilidade de

converter operações de setup interno em externo.

• estágio 4: é realizada a análise de cada ação das operações de setup interno e externo,

buscando sua racionalização por meio da eliminação de ajustes e operações do setup.

As duas primeiras etapas são de análise da situação em estudo. As seguintes são de

implementação da melhoria. Há ainda oito técnicas que auxiliam nos processos de análise e

implementação da redução do tempo de troca de ferramentas:

• separar operações internas e externas;

• converter setup interno em externo;

• padronizar a função dos elementos de setup;

• utilizar fixadores funcionais nos equipamentos ou eliminar fixadores;

• utilizar dispositivos intermediários para eliminar ajustes durante o setup interno;

• adotar operações paralelas;

• otimizar operações eliminando a necessidade de ajustes;

• mecanizar as operações.

Fogliatto & Fagundes (2003) comparando três autores que desenvolveram

metodologias de aplicação de TRF à técnica SMED --Mondem (1983), Harmon & Peterson

(1991) e Black (1998)-- chegaram à conclusão de que os níveis de aplicação são os mesmos,

em sua essência, porém com pequenas variações.

De acordo com Fogliatto & Fagundes (2003), Modem (1983) se diferencia de Shingo

(2000) quando propõe uma análise conjunta da conversão do setup interno em externo e da

padronização da função, salientando a importância de padronizar somente peças necessárias à

redução do tempo de troca da ferramenta, confrontando o custo do investimento com a

redução do setup.

Harmon & Peterson (1991) apud Fogliatto & Fagundes (2003), propõem classificação

das operações de setup em três tipos:

1. mainline (ou principais): operações que correspondem ao setup interno;

2. offline (ou secundárias): operações que correspondem ao setup externo;

3. desnecessárias: operações que não contribuem para a melhoria do setup e que deveriam ser

eliminadas.

Para Black (1998) apud Fogliatto & Fagundes (2003), a TRF é um método científico

baseado na análise de tempos e movimentos relativos às operações de setup e que a adoção da

TRF não requer, obrigatoriamente, grandes investimentos em equipamentos. Sua metodologia

7

se divide em 7 etapas, diferenciando-se da técnica de Shingo (2000) basicamente na etapa 1,

que trata justamente da determinação do método existente de setup utilizando a análise das

operações com o estudo dos tempos e movimentos relativos à operação de setup. As etapas 2,

3 e 4 se fundem e formam os estágios 2 e 3 da técnica SMED e os estágios 5, 6 e 7

correspondem à etapa 4 da técnica de Shingo (2000).

Outro aspecto a ser abordado é quanto à abrangência do estudo de TRF dentro da

empresa. Para Shingo (2000), a implantação desse sistema deve atingir a totalidade das

máquinas no processo de manufatura, sendo assim um meio importante quando se deseja

lograr o sistema de produção JIT.

Entretanto a redução dos tempos de preparação das máquinas-gargalo é estratégica na

medida em que a capacidade da fábrica aumenta como um todo em conseqüência da melhoria

destes.

De acordo com a teoria das restrições desenvolvida por Goldratt et al (1997), “é

importante a economia de tempo com a preparação de máquinas-gargalo da produção” e

apenas nestas é interessante esta economia, uma vez que elas determinam o fluxo de materiais

na linha produtiva. Assim é possível reduzir os desperdícios de tempos em máquinas-gargalo

por meio da técnica SMED, visando a otimizar o desempenho do fluxo produtivo com menor

lead time e menores tempos de resposta às demandas do mercado.

3 Material e métodos

O trabalho foi desenvolvido no Setor de Prensagem da empresa Itatiaia Móveis S/A,

mais especificamente na linha das prensas das portas de armário. Foram observadas as

características da troca das matrizes das prensas tais como: mão-de-obra, ferramentas

envolvidas, características do local de trabalho entre outros.

Para tanto, realizaram-se entrevistas informais com os funcionários envolvidos, tanto

no nível operacional como do nível tático e gerencial, medindo-se com um cronômetro os

tempos referentes ao processo de troca de ferramentas, filmando-se e fotografando-se as

trocas.

Para se diagnosticar, e, posteriormente se implantar um sistema de setup rápido de

ferramentas, deve-se embasar em técnicas desenvolvidas e adaptar-se a partir delas.

Foi usada a técnica SMED, mostrada na fundamentação teórica, como referência para

o desenvolvimento do estudo de caso uma vez que esta é a técnica mais difundia e base para o

trabalho de outros autores.

8

O trabalho foi direcionado a diagnosticar as operações de setup das prensas de

estampagem das portas dos armários, portanto, realizou-se a análise das atividades de troca de

ferramentas buscando verificar as reais condições dos setups efetuados no chão de fábrica,

observando todos os aspectos e recursos existentes.

A partir dessa análise foram feitas propostas de melhorias na troca das matrizes, com

base na situação observada, seguindo a técnica SMED e adaptando-se a partir dela.

Não houve observações sobre os efeitos das melhorias que possam vir a ser

implantadas, uma vez que a própria implantação demanda tempo e dedicação, sendo assim,

objeto de outro estudo.

4. Estudo de caso

Foi realizado o diagnóstico das operações de troca de ferramenta na empresa Itatiaia

móveis localizada na cidade de Ubá região da Zona da Mata de Minas Gerais. Neste trabalho

foram analisadas as características atuais das trocas de ferramentas das prensas de

estampagem e de calibragem das portas dos armários de aço produzidos pela empresa.

4.1 A empresa

Fundada no ano de 1964, a Itatiaia móveis contava com 8 funcionários e produzia 1

armário por dia. Hoje, a empresa emprega mais de 800 funcionários, estando entre as cinco

maiores empresas de móveis do País.

O parque industrial, instalado em uma área de mais de 350.000 metros quadrados, com

área total construída de 60.000 metros quadrados, tem hoje uma capacidade de produção

média diária de 4.500 peças, o que equivale a 130 toneladas de aço por dia.

Seus produtos hoje alcançam uma distribuição nacional e o fazem através da Itatiaia

Transportes Ltda. com uma frota 57 caminhões e 18 carretas próprias além de 50 carreteiros

autônomos exclusivos. A empresa mantém um Programa de Gestão pela Qualidade Total, e

utiliza métodos de gerenciamento de produção e modernas técnicas de administração dos

processos de fabricação.

A linha de produção conta com modernas máquinas cujos processos de transformação

de chapas e tratamento de superfície, tais como a fosfatização e a pintura eletrostática a pó,

respondem pela disponibilidade ao mercado de cozinhas de aço em todo o País. Atualmente,

dos mais de 800 funcionários, cerca de 50% estão envolvidos na produção, manutenção e

9

engenharia industrial.

Hoje a Itatiaia possui três linhas de armários: armários de parede, gabinetes e kits e

paneleiros e ângulos.

4.2 O setor SEPRE

O setor de prensas e viradeiras (SEPRE) abriga um total de 28 prensas que variam de 5

a 130 toneladas, 4 viradeiras com capacidade de 30 toneladas e 17 ponteadeiras. Atualmente o

setor trabalha em dois turnos e o quadro de funcionários atuando no processo é de 76 pessoas

no 1º turno e 23 pessoas no 2º turno.

O setor é responsável por cortar e dar forma às chapas de aço que posteriormente irão

para o tratamento de superfície (fosfatização e pintura). O setor é dividido basicamente em

duas linhas: linha de reforço e gavetas e linha das portas dos armários. No local há áreas de

estocagem de matéria-prima para as prensas e viradeiras e áreas de estocagem para as chapas

conformadas. O anexo A representa o leiaute do setor prensa da empresa.

4.3 A linha das portas dos armários

A área de prensagem das portas dos armários é constituída por duas linhas (linha 1 e

linha 2) com três prensas excêntricas com capacidade de 100 t em cada linha. As prensas são

do mesmo modelo, porém cada uma possui uma função distinta: a primeira prensa tem a

função de cortar e furar as chapas filhas, a segunda realiza a estampagem das chapas filhas

(Blank) e a terceira faz a calibragem da porta conformada. Em cada linha existe uma área

destinada para estocagem do material processado que é feita por meio de grades de

estocagem.

No setor trabalham ao todo 12 funcionários, 6 em cada linha, que são assim divididos:

dois funcionários na prensa de corte e furo das chapas filhas, um funcionário em cada uma das

prensas seguintes (estampa e calibragem) e dois para inspeção e armazenamento das portas

estampadas nas grades de estocagem. A Figura 3 exemplifica a disposição do setor.

Um ponto importante a se destacar, é a diferença entra as linhas no que se refere a

disponibilidade de espaço para movimentação de pessoas e equipamentos, e, para

armazenagem de produto acabado; na linha 1 – portas – o espaço é menor que na linha 2,

assim, é mais difícil a manobra dos equipamentos de transporte como empilhadeiras e

paleteiras na primeira linha. A Figura 4 exemplifica essa diferença.

10

4.4 Características da produção da linha das portas

A linha de portas processa trinta tipos de portas que servirão para suprir os mais de

1500 modelos de armários produzidos na fábrica. Cada linha tem capacidade de processar

1000 portas por hora, sendo realizadas em média 22 trocas de ferramentas diárias podendo-se

chegar até trinta trocas dependendo da variedade e volume de pedidos.

Figura 3. Linha de prensagem das portas dos armários

Figura 4. Comparação de espaço entre as linhas.

O que vai ser produzido é definido através de ordens de fabricação emitidas pelo PCP

(programação e controle da produção) onde são listadas as matrizes a serem utilizadas, carga

das máquinas e necessidades de matéria prima. Recebida a ordem, o encarregado faz o

controle da produção através de uma ficha de acompanhamento na qual consta: os tipos de

portas que podem ser processadas, a quantidade da ordem de fabricação e um espaço para

observações. No Anexo B segue um modelo de folha de acompanhamento da produção. A

Figura 5 exemplifica o fluxograma do setor da linha das portas dos armários.

A linha de portas usa como matéria-prima as chapas de aço que foram cortadas no

11

setor de cortes das bobinas filha, essas bobinas são cortadas de maneira que cada corte possa

gerar duas chapas. Por sua vez, a linha de corte das bobinas filha foi alimentada pela linha de

corte das bobinas mãe, que são as bobinas que chegam dos fornecedores, os principais são a

Usiminas e a CSN. As portas geradas irão alimentar o setor de tratamento de superfícies

(fosfatização e pintura).

A fábrica mantém um estoque de produtos finais de aproximadamente 4 dias de

produção e a ordem de produção depende do nível de estoque de produtos acabados e pedidos

dos clientes. O lead time atual da fábrica é de dois dias, ou seja, o tempo de atravessamento

desde a ordem de produção até a chegada do pedido no pátio de estocagem dos produtos

finais é de dois dias.

Figura 5. Exemplificação do fluxograma da linha de portas.

5. Situação atual das trocas de ferramentas

Para se diagnosticar o setup das máquinas primeiramente foram identificadas as

atividades realizadas, e, os recursos necessários para a troca das ferramentas bem como suas

características. Logo, dividiu-se as tarefas em atividades externas ou internas e,

posteriormente, detectou-se as atividades externas que estão sendo executadas com a máquina

parada, para que a partir da situação encontrada se propusesse as devidas melhorias.

12

5.1 Elementos da troca

A troca das matrizes das prensas exige o mínimo de recursos para que seja

efetivamente realizada, a saber: funcionários, equipamentos e ferramentas.

No caso de funcionários são necessários no mínimo três: um que maneja a

empilhadeira e outros dois para retirar e colocar a matriz sobre a bancada da prensa. Estes

dois funcionários são os operadores das prensas, que são também os responsáveis por realizar

a fixação e os ajustes da nova matriz na prensa.

Para que se faça a fixação e ajustes da matriz na prensa são necessárias três

ferramentas distintas: uma chave estria combinada (1 1/4’’ e 1 1/8’’), que é utilizada para

apertar e afrouxar parafusos de fixação das matrizes, uma chave de boca 3 1/2’’, para acertar

o passo da haste da prensa, e, uma chave allen 8mm para fixar o macho da bucha de fixação

das matrizes. A Figura 6 mostra as ferramentas necessárias à realização das trocas.

Uma empilhadeira também deve estar disponível no processo, uma vez que esta será

responsável pelo transporte das matrizes antigas

até sua estante de armazenagem e das novas

matrizes até a linha das portas. Geralmente é

utilizada uma empilhadeira apenas no setup das

prensas, porém, quando outra empilhadeira de

outro setor está disponível, são utilizadas duas

empilhadeiras para agilizar o processo de

transporte das matrizes, entretanto, isto não é um

procedimento padrão nas atividades de troca.

5.2 Descrição do procedimento das trocas de ferramentas

Como comentado, a linha das portas dos armários tem uma média de 22 trocas de

ferramentas diárias. Normalmente, cada setup implica em no mínimo duas trocas de matrizes,

uma vez que a porta deve ser estampada e calibrada. Para os processos de fabricação das

portas de vidro e dos reforços das portas de vidro são necessárias três e quatro trocas

respectivamente, já que são requeridas mais etapas no processamento.

O processo de troca de ferramentas das linhas das portas de armários 1 e 2 é

exatamente o mesmo, pois os modelos das prensas são iguais, e, portanto, os recursos

necessários à troca de matrizes e atividades realizadas são os mesmos. Assim, o que é

Figura 6. Ferramentas utilizadas na troca das

matrizes.

13

explicado no que diz respeito a procedimentos de setup é válido para as duas linhas.

Outro ponto é que os tempos de troca considerados foram os de duas trocas de

matrizes, porém, as propostas de implantação de melhorias podem ser também efetivadas nas

trocas de ferramentas das portas de vidro e reforço das portas de vidro.

Neste sentido, a troca das matrizes foi dividida em etapas, em cada etapa são

executadas distintas tarefas que dão continuidade no processo de troca de ferramentas. As

etapas (em seqüência) são as seguintes (Figura 7): preliminar, transporte, fixação da matriz,

acerto do passo da prensa e ajustes.

Figura 7. Etapas das operações de troca de ferramentas.

As tarefas que pertencem à etapa preliminar seguem a seguinte seqüência:

• posicionar a empilhadeira: o operador posiciona a empilhadeira no setor para realizar o

transporte das matrizes antes que as prensas parem;

• afastar esteira de rolagem: é realizada pelos funcionários responsáveis pela inspeção das

portas enquanto o operador da matriz desliga a prensa e desconecta a solenóide de

acionamento da matriz ;

• afrouxar os parafusos de fixação: o operador da prensa é responsável por esta tarefa, nesta,

ele retira a bucha de fixação da prensa e afrouxa os parafusos de fixação da bancada -

matriz;

• carregar a empilhadeira: são necessários três funcionários, os dois operadores da prensa e o

operador de empilhadeira.

Nesta etapa a tarefa que demanda mais tempo é a de afrouxar os parafusos de fixação,

que são quatro na bancada da prensa, apenas afrouxados, e três na bucha de fixação, que

devem ser totalmente desenroscados, além disso, a bucha é uma peça pesada que é

desacoplada da prensa e colocada em outro lugar (geralmente encima da esteira ou no chão

próximo a prensa).

Na etapa de transporte, o operador de empilhadeira tem a função levar as antigas

matrizes até seus pontos de armazenagem e trazer as novas matrizes até as respectivas

PRELIMINAR TRANSPORTE

FIXAÇÃO DAS MATRIZES

ACERTO DO PASSO

AJUSTES

14

prensas. Esta etapa é identificada pelo encarregado de produção como a mais crítica no

processo de troca das ferramentas, pois normalmente são realizadas quatro viagens (para duas

trocas de matrizes) e muitas vezes, o local onde se armazenam as matrizes é relativamente

distante da linha, e também as distâncias entre os locais em que se armazena as matrizes

(antiga e nova) pode ser distante, o que afeta no tempo de transporte das mesmas. O leiaute

do SEPRE (Anexo A) permite a visualização dessas distâncias. Enquanto o operador espera a

nova matriz, ele afrouxa o parafuso que fixa o passo da haste.

A etapa de fixação de matrizes é dividida nas seguintes tarefas:

• recepção de nova matriz: assim como na retirada da matriz antiga da bancada, esta tarefa é

executada pelos dois operários responsáveis pelas prensas além do operador de empilhadeira;

• fixar o macho da bucha à matriz: esta peça é a que vai encima da matriz para que seja feito o

acoplamento entre matriz-bucha de fixação. Há algumas matrizes que já vem com esta peça

fixada, porém é normal que se tenha que fixá-la. A Figura 8 mostra como é o macho da

bucha;

• centrar a matriz: uma vez sobre a bancada, o operador centra a matriz para que se possam

receber os dispositivos de fixação (bucha e macho de fixação);

• abaixar a haste da prensa: para se receber a nova matriz, a haste da prensa está posicionada

numa posição mais alta, e para que se faça o acoplamento da bucha de fixação na prensa

deve-se acertar o passo da mesma até que esta se coincida com a parte superior da matriz.

Esta tarefa é executada com a chave de boca 3 1/2’’ e com a prensa desligada. A Figura 9

exemplifica o conjunto bucha - macho de fixação da matriz;

• fixar a matriz na bucha: uma vez acertado o passo da prensa, pode-se fixar a matriz na

prensa, o que se dará através do conjunto bucha - macho de fixação . A fixação é feita através

do aperto dos três parafusos que possui a bucha;

• fixar a matriz sobre a bancada: deve-se fazer o ajuste dos parafusos

de fixação de acordo com a altura da base da matriz, e posteriormente

realizar o aperto dos quatro parafusos;

Nesta etapa, as tarefas de fixação matriz – bucha, e, fixação

matriz – bancada, são as que mais consomem tempo, pois deve-se

realizar os ajustes nos equipamentos para depois apertar os parafusos

(7 no total). A etapa de acerto do passo da prensa consiste em regular

o passo da haste de acordo com a matriz, que já está fixada ao

equipamento, para isso, esta atividade deve ser feita com a máquina

Figura 8. Macho de fixação da matriz

15

ligada.

Esta etapa consiste nas seguintes tarefas:

• ligar a máquina: necessária para que se realize a tarefa. Apesar de aparentemente ser uma

tarefa rápida, muitas vezes o operador demora certo tempo para realizá-la por conta da

movimentação que se faz até chegar ao painel da máquina (muitas vezes existem materiais em

processo impedindo uma passagem mais rápida dos operadores);

• regular o passo da haste: com a máquina funcionando o operador regula o passo da matriz

com o auxilio da chave de boca de 3 1/2’’;

• zerar o contador da máquina: existe um contador de peças que fica na lateral da prensa que

deve ser zerado toda vez se vai iniciar a produção de um novo lote portas;

• conectar a solenóide: deve-se conectar um solenóide de acionamento à matriz.

Nesta etapa a tarefa que demanda mais tempo é a regulagem do passo que, dependendo

da matriz, pode ser mais rápida ou não.

Figura 9. exemplificação do conjunto macho – bucha.

A etapa de ajustes é relativa à calibragem da matriz. É quando se realizam os testes de

estampagem e calibragem com as matérias-primas. As tarefas executadas nesta etapa são:

• retornar com a esteira: para que se iniciem os testes;

• posicionar o pedal de acionamento: a prensa é acionada através de um pedal que o operador

o posiciona de acordo com o que fica mais confortável para ele;

• ligar a esteira;

• calibrar a matriz: a calibragem é executada com peças teste e são verificadas através de

gabaritos. Se não houver problemas inicia-se a produção, caso contrário, se calibra a matriz

corrigindo-se o passo da haste da prensa com a chave de boca 3 1/2’’.

• fixar o passo: uma vez acertado o passo da prensa o operador fixa o passo apertando um

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parafuso que fica na lateral da haste da máquina;

A tarefa de calibrar a matriz é a que demanda mais tempo, porém isto varia de acordo

com a matriz que foi fixada e operador que a comanda.

O parafuso que fixa o passo da prensa está posicionado dentro da grade de segurança

da haste o que resulta difícil à tarefa de apertá-lo. Assim, um bom tempo é desperdiçado. A

Figura 10 exemplifica esta situação.

Observada a situação atual, percebeu-se que a única tarefa externa realizada é a de

posicionamento da empilhadeira no setor. Todas as outras tarefas são consideradas atividades

internas já que estão sendo feitas com a máquina parada. A tabela 1 esboça os tempos médios

gastos das tarefas e o tipo de atividade realizada (interna / externa).

Figura 10. Posição do parafuso que fixa o passo da prensa.

5.3 Resultados

A partir dos dados da tabela 1 pode-se perceber que aproximadamente 73,5% do tempo

médio da troca é consumido pelas etapas de transporte (30,7%), fixação de matrizes (27,4%) e

preliminar (15,3%), como esboçado na Figura 11.

Gráfico de divisão dos tempos médios das trocas

230 205114 76 70 53

0

100

200

300

Atividades

Tem

po

(seg

undo

s)

Transporte Fixação de matrizes Preliminar

Ajustes Perdas residuais Acerto do passo

Figura 11. Divisão dos tempos médios das trocas.

Os dados confirmam que o transporte é a atividade crítica no processo de troca das

matrizes. Isto se dá principalmente pelo fato de que algumas tarefas desta etapa que poderiam

17

ser externas estão sendo feitas com a máquina parada. Além disso, a questão do espaço

disponível para manobra da empilhadeira, que já é restrito na linha 1, agrava-se quando

existem estoques de materiais em processo dificultando a passagem das empilhadeiras. O que

contribui para aumentar o tempo gasto nesta etapa da troca.

As etapas de fixação de matrizes e preliminar têm em comum o fato de que são

utilizadas as ferramentas para afrouxar e apertar os parafusos de fixação, justamente as tarefas

que mais consomem tempo nestas etapas. Além disso, a tarefa de abaixar a haste da prensa

(etapa de fixação de matrizes) demanda em média quase 40% do tempo consumido nesta

etapa, já que é realizada com a máquina desligada.

Em todas as etapas há uma perda de tempo considerável com movimentações por parte

dos operários responsáveis pela troca. Isto se dá pelo fato de que excluindo-se na etapa de

transporte e nas tarefas de afastar retornar com a esteira, todas outras tarefas são executadas

apenas pelo operador da prensa. Isto contribui com perdas de tempo relativas a

movimentações.

Entre as trocas acompanhadas foi comum situações como ter que parar a troca para

procurar ferramentas, ter que ir buscar o novo lote de matéria-prima para dar início aos

ajustes, retirar as grades de material acabado que obstruíam a passagem das empilhadeiras ou

até mesmo outra empilhadeira obstruindo a passagem da empilhadeira que levava as matrizes.

Estes tempos perdidos são inesperados, mas influenciam no tempo final setup.

5.4 Propostas de melhoria

A partir da análise dos resultados podem-se propor modificações nos procedimentos de

troca das matrizes. Primeiramente, é útil trabalhar as tarefas que gastam mais tempo dentro do

setup e principalmente tentar convertê-las em atividades externas.

Para a etapa de transporte todas as tarefas podem ser praticamente transformadas em

atividades externas. Para que isso seja possível propõe-se instalar uma prateleira de

armazenagem de matrizes próxima à linha das portas.

Esta prateleira será exclusivamente usada para receber as matrizes que estão

envolvidas na troca. Ela deve ter uma capacidade para receber no mínimo cinco matrizes uma

vez que se deve considerar uma situação de quatro trocas de ferramentas (reforço das portas

de vidro).

Um bom local para se colocar esta prateleira é onde está localizado hoje o painel de

controle de qualidade das chapas de aço, já que é um ponto bem próximo das duas linhas e

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não afetará na questão de disponibilidade de espaço. Este painel pode ser perfeitamente

realocado, pois não é tão importante que esteja ali. A Figura 12 ilustra a posição atual do

painel.

Assim, o operador de empilhadeira deverá trazer as novas matrizes antes que se inicie

a troca de ferramentas e só poderá levar as antigas após ter colocado as novas matrizes sobre a

bancada da prensa.

Para facilitar as manobras da empilhadeira é importante que no local esteja apenas os

materiais e equipamentos inerentes a troca de ferramentas e ao próximo lote de produção.

Para se ganhar espaço na linha 1 das portas, uma boa medida é a de se reduzir o

tamanho da caçamba de refugo da primeira prensa pela metade, já que a freqüência de troca

de caçambas é baixa. Com isto se ganha um bom espaço para manobras. A Figura 4 mostra

como é a caçamba atual da linha 1 e o quanto de espaço ela ocupa.

Tabela 1. Distribuição dos tempos médios das tarefas executadas nas trocas.

ETAPA TAREFA TIPO DE ATIVIDADE

TEMPO (seg)

Posicionar empilhadeira Externa XX Afastar esteira de rolagem Interna 43 Afrouxar parafusos de fixação Interna 59 Carregar a empilhadeira Interna 12

Preliminar

Total da etapa 114 Levar matriz antiga e trazer nova (1ª prensa) Interna 133 Levar matriz antiga e trazer nova (2ª prensa) Interna 97

Transporte

Total da etapa 230 Receber nova Matriz Interna 13 Fixar macho da bucha a matriz Interna 20 Centrar a matriz Interna 25 Abaixar a haste da prensa Interna 80 Fixar a matriz na bucha de fixação Interna 32 Fixar a matriz sobre a bancada Interna 55

Fixação de Matrizes

Total da etapa 205 Ligar a máquina Interna 8 Regular o passo Interna 30 Zerar o contador Interna 5 Conectar a solenóide Interna 10

Acerto do passo

Total da etapa 53 Retornar a esteira Interna 25 Posicionar pedal de acionamento Interna 11 Ligar a esteira Interna 5 Calibrar a matriz Interna 35

Ajustes

Total da etapa 76

Tempo de perda residual 70

Tempo médio total da troca 748

19

Outra medida que se pode adotar é a implementação de operações em paralelo.

Durante praticamente toda a troca de ferramentas os funcionários responsáveis pela inspeção

das portas não executam nenhuma tarefa. Estes funcionários podem ser úteis na redução do

tempo de setup se contribuírem executando mais tarefas. Algumas tarefas podem ser

delegadas a eles, tais como:

• afrouxar/apertar parafusos de fixação matriz-bancada: assim o operador da prensa

economizará 50% ou mais (se considerar tempo perdido com movimentações) do tempo

destas tarefas;

• colocar a bucha de fixação na haste da prensa: esta é uma tarefa que consome tempo de

movimentação por parte do operador, e este tempo pode ser eliminado caso outro operador a

execute.

O aspecto de segurança deve ser priorizado nesta situação de operações paralelas, por

isso é importante que fique claro que o segundo operador deva executar apenas o que lhe foi

delegado para que não haja riscos de acidentes.

Figura 12. Posição do painel de qualidade.

Estes funcionários também podem ser responsáveis pelo aspecto de organização do

setor tais como:

• certificar-se de que as grades de estocagem de material acabado não dificultam a

movimentação: muitas vezes as grades de portas processadas chegam a impedir que a esteira

seja completamente afastada principalmente no que se refere a linha 1, restringindo-se ainda

mais a disponibilidade de espaço. O ideal é que estas grades sejam deslocadas destes locais

antes que comece a troca;

20

• trazer o novo lote de matérias-prima antes da etapa de ajustes;

• verificar a organização da linha: estes funcionários podem ficar responsáveis por retirar as

mesas de materiais e outros elementos que não fazem parte a linha de produção do novo lote.

Ainda pensando na organização do setor é importante padronizar os locais de

armazenagem da matéria-prima, grades das portas e posicionamento da caçamba de refugo

demarcando-os com faixas no chão. Deve-se ainda procurar fazer com que o momento das

trocas de matrizes das linhas não coincidam, pois a linha das portas tem disponível apenas

uma empilhadeira para realizar o setup.

Uma medida que auxiliará na organização da linha é a adoção de um checklist que

possa determinar se todos os elementos estão onde deveriam estar e quais não deveriam estar

ali. Entre os elementos que deve conter o checklist estão: lista das ferramentas necessárias à

troca, que contenha seus nomes e especificações; certificação da disponibilidade da

empilhadeira na hora da troca e retirada de materiais e equipamentos não inerentes a troca e

novo lote de produção. A verificação deste checklist deve ser considerada uma atividade

externa.

Pensando na melhoria das atividades internas uma medida útil é a padronização das

funções de apertar e afrouxar os parafusos de fixação e de abaixar a haste da prensa.

Uma forma para se conseguir isso será padronizando a altura das matrizes e

padronizando a altura de fixação matriz-bancada. Pelo fato dessas dimensões não serem

padronizadas, os tempos de fixação e de movimentação da haste da prensa variam de acordo

com cada matriz, o que pode contribuir com o aumento dos tempos de setup.

6. Síntese conclusiva

O diagnóstico realizado por nós neste trabalho mostrou que: realmente a implantação

de um sistema para otimização dos tempos de trocas de ferramentas na linha de estamparia de

portas de armários trará uma redução significativa destes tempos, principalmente no que diz

respeito à etapa de transporte destas atividades.

Durante a análise do procedimento atual de troca de ferramentas da linha, separamos

as atividades que ocorrem de forma externa e interna. Com este esclarecimento pudemos

converter, em análise, as operações internas (máquinas paradas) em externas (máquinas em

funcionamento) nos dando a possibilidade de propor melhorias na operação da linha,

confirmando a efetividade do trabalho na consecução dos objetivos estabelecidos.

A partir das análises realizadas no estudo pudemos também verificar que a utilização

21

das técnicas SMED de TRF é realmente útil quando se deseja conseguir menores tempos de

troca de ferramentas, e que os custos de implantação serão menores quando comparados com

a forma tradicional de redução dos tempos de troca de ferramentas (grandes lotes de

produtos). Efetivamente sua implantação pode trazer resultados imediatos já que muitas de

suas melhorias dizem respeito à padronização de procedimentos e organização.

Neste sentido, a TRF tem um importante papel na implantação da filosofia JIT porque

permite a minimização de estoques em processo (lotes menores) e a sincronização das

atividades, na medida em que reduz os desperdícios de tempos relativos a máquinas paradas.

A diminuição dos tempos de setup resultará em efeitos positivos no que diz respeito a

disponibilidade das máquinas, que poderão ser melhor aproveitadas, aumentando-se assim, a

taxa de utilização das prensas e conseqüentemente sua capacidade produtiva. Isto gerará o

aumento da flexibilidade de produção melhorando-se com isto, a velocidade de resposta às

mudanças de demanda do mercado.

Além disso, este tempo economizado poderá ser usado para outras finalidades como

reuniões com os funcionários da linha, economia de pagamentos de horas extras entre outros.

Porém é importante frisar que o sucesso implantação dos procedimentos de troca

rápida de ferramentas depende do comprometimento de todos os envolvidos: desde a gerência

até os operadores diretamente envolvidos com as trocas. Portanto, deve-se ter a preocupação

com a melhoria contínua dos processos e traçar metas cada vez menores de tempos de setup

de ferramentas.

22

Referências Bibliográficas

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TUBINO, D. F. Sistemas de produção: a produtividade chão de fábrica. Porto Alegre: Bookman, 1999.

23

Anexos

24

ANEXO A – SETOR DE PRENSAS E VIRADEIRAS

25

ANEXO B – FICHA DE ACOMPANHAMENTO DA PRODUÇÃO