PROPOSTA PARA RACIONALIZAÇÃO DE RECURSOS EM...

� CREATEDATE �30/04/2009 00:10:00�

PROPOSTA PARA RACIONALIZAÇÃO DE

RECURSOS EM CÉLULA DE

MANUFATURA: ESTUDO DE CASO EM

UMA EMPRESA AUTOMOTIVA

João Pedro Marcante Soares (PUCRS)

[email protected]

Sérgio Brião Jardim (PUCRS)

[email protected]

Fernando de Oliveira Lemos (PUCRS)

[email protected]

Em busca de melhores resultados, empresas de grande e pequeno porte

vem investindo pesado na melhor utilização de seus recursos e na

eliminação completa de desperdícios. Através da utilização de estudos de

balanceamento de células fabris, ddo estudo dos movimentos dos

operadores e das mudanças de layout, as empresas tem buscado métodos

de trabalho mais eficientes nos seus postos de trabalho, disseminando esta

cultura entre todos os seus colaboradores. No presente artigo,

desenvolveu-se um estudo de caso em uma empresa do ramo automotivo,

na qual se aplicam estas ferramentas na busca da racionalização na

utilização da mão-de-obra. Os resultados obtidos validaram a

metodologia proposta em um ambiente organizacional que incentiva a

implementação de princípios do Sistema de Produção Enxuta e que utiliza

manufatura celular no processo produtivo.

Palavras-chaves: Layout Celular, Gráfico de Balanceamento de

Operadores, Folha de Combinação de Trabalho

XXIX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO A Engenharia de Produção e o Desenvolvimento Sustentável: Integrando Tecnologia e Gestão.

Salvador, BA, Brasil, 06 a 09 de outubro de 2009

XXIX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Engenharia de Produção e o Desenvolvimento Sustentável: Integrando Tecnologia e Gestão


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1. Introdução

A aplicação dos princípios do Sistema Toyota de Produção (STP) aparece como um caminho

para a obtenção de competitividade e excelência operacional, em ambientes sob crescente pressão

por resultados positivos, racionalização e aprimoramento de recursos internos.

O STP surgiu com o objetivo principal de eliminar custos através da eliminação das perdas, ou

seja, atividades que geram custo e não agregam valor ao produto. Os conceitos de eliminação de

perdas e melhoria contínua estão interligados e significam que nada desnecessário deve ser feito e

que melhoria no processo é um objetivo constante (OHNO,1988; KARLSSON & AHLSTRÖM,

1995). Os sete tipos de perdas identificados pelo STP são: por superprodução, por espera, por

transporte, por processamento, por estoque, por movimentação e por má-qualidade

(SHINGO,1996).

Shingo (1996) sugere que a produção enxuta é aplicável a qualquer fábrica, mas o sistema deve

ser adaptado às características de cada planta em particular. A produção enxuta é uma estrutura

conceitual que se baseia em princípios que contribuem para melhorar o desempenho da empresa:

eliminação total de perdas; melhoria contínua; zero defeitos; produção e entrega just-in-time

(JIT); produção puxada; times multifuncionais; funções integradas; e descentralização de

responsabilidades (KARLSSON & AHLSTRÖM, 1995; SÁNCHES & PÉREZ, 2001).

O objetivo do presente trabalho é a otimização de células de manufatura através da análise das

operações e da reestruturação do layout produtivo. As análises das operações visam otimizar os

tempos e racionalizar os movimentos dos operadores. As reestruturações de layout visam

eliminar transportes e movimentações desnecessárias, reduzir distância de transporte de

componentes, reduzir ciclo de produção, reduzir horas-homem de transporte, racionalizar os

movimentos, reduzir estoque de work-in-process (WIP), aumentar a eficiência da produção e

acelerar a implementação da produção just-in-time (JIT). A proposta para alcançar o objetivo

deste trabalho é analisar o Gráfico de Balanceamento de Operadores e a Folha de Combinação de

Trabalho para apoiar a reestruturação de um layout celular com trabalhadores multifuncionais. A

metodologia proposta visa a minimização de perdas e aprimoramento do sistema produtivo de

uma empresa do setor automotivo que produz Garfos Exportação, componente de Eixos Cardan.

2. Referencial Teórico

O STP é hoje conhecido como produção enxuta por usar menos recursos em comparação com a

produção em massa. A produção enxuta combina as vantagens da produção de variedade de

produtos (mix de produtos) e produção em massa (baixos preços). Para tanto, apóia-se nos

princípios da manufatura celular, em particular na reorganização de layouts produtivos, no

treinamento para formação de trabalhadores multifuncionais e na padronização/revisão contínua

das operações (WEMMERLÖV & HYER, 1989; SPENCER & GUIDE, 1995; MONDEN apud

MILTENBURG, 1998).

O sistema de produção just-in-time (JIT), um dos princípios base do STP, é composto de várias

práticas gerenciais, cujo objetivo é melhorar continuamente a produtividade, qualidade e

flexibilidade das organizações, além de permitir visibilidade, simplicidade e padronização de



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processos e operações (SPENCER & GUIDE, 1995). Um tipo de manufatura que está

intimamente relacionada ao sistema JIT e aos conceitos de alargamento e enriquecimento do

trabalho é a manufatura celular.

Na manufatura celular, converte-se todo ou parte do sistema produtivo em centros de trabalho ou

células (equipe de trabalhadores e máquinas) para produção de famílias de produtos ou

componentes (RUSSELL; HUANG & LEU, 1991), os quais são agrupados em função da

similaridade de geometria, de processo ou de ambos (OLORUNNIWO & UDO, 2002), e com

trabalhadores multifuncionais inteiramente responsáveis pelos resultados dentro da célula. Dentro

das células são agrupadas estações de trabalhos próximas umas das outras. As informações para

funcionamento das células são disponibilizadas aos operadores e o tempo de transferência e

espera de componentes e produtos são minimizados (YAUCH & STEUDEL, 2002). O layout

celular conjuga dois importantes benefícios dos layouts lineares e funcionais. Primeiro, através da

tecnologia de grupo, reúne equipamentos e produtos afins, proporcionando ganhos de escala

típicos da produção em linha. Segundo, através da reorganização física de equipamentos,

aproxima trabalhadores promovendo a multifuncionalidade e a flexibilidade da força de trabalho,

característica dos layouts funcionais.

Para Shingo (1996), o Mecanismo Função Produção pode ser abordado de duas maneiras:

analisando os processos e analisando as operações. A análise do processo consiste no

acompanhamento do fluxo de valor do processo produtivo. A análise das operações objetiva a

observação do operador no posto de trabalho, sua interação com equipamentos e máquinas e a

coleta de tempos de produção. Perdas por espera e movimentos desnecessários são minimizadas

ou eliminadas com otimizações nas operações através de estudos de tempos e movimentos.

O Estudo de Tempos e Movimentos é a análise dos métodos, materiais, ferramentas e instalações

utilizadas no processo produtivo. Esta análise tem por finalidades (BARNES, 1977): encontrar a

forma mais econômica de executar-se o trabalho; padronizar os métodos, materiais, ferramentas e

instalações; determinar exatamente o tempo necessário para realizar o trabalho; e ajudar a

aprendizagem do operário em um método novo.

3. Estudo de Caso

Este estudo de caso reporta a otimização de uma célula de manufatura, com base em princípios da

produção enxuta, no setor de usinagem de uma empresa do setor automotivo. O Garfo de

Exportação é um componente do Eixo Cardan, utilizado em caminhões, ônibus e caminhonetes.

O Garfo de Exportação tem a função de transmissão de torque, rotação e compensação das

diferenças de comprimento operando em ângulo.

O fluxograma do processo produtivo do Garfo Exportação pode ser visualizado na Figura 1. As

operações marcadas em vermelho identificam a célula analisada.



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Figura 1 – Fluxograma da linha do Garfo Exportação

Fonte: A Empresa

A otimização da célula de manufatura foi desenvolvida enfocando a melhoria de processos e

operações e a eliminação de perdas produtivas. É proposto um procedimento estruturado,

composto por 4 etapas: (i) levantamento de dados de fluxo, capacidade produtiva e demanda; (ii)

levantamento de tempos de produção e cálculo do takt time; (iii) elaboração do GBO (Gráfico de

Balanceamento de Operadores) e da Folha de Combinação de Trabalho; e (iv) análise de

resultados e proposta de melhorias.

3.1 Levantamento de Dados de Fluxo, Capacidade Produtiva e Demanda

Para fins de estudo, é necessário entender o funcionamento da célula de produção, ou seja, o

fluxo de materiais e a operação da célula de manufatura. Através de diagnóstico preliminar,

constatou-se uma significativa diferença de métodos e maneiras de realizar as tarefas entre os

operadores da célula. Cada operador podia definir seu método de trabalho, se adequando, à sua

maneira, no posto de trabalho.

A Figura 2 ilustra a célula de manufatura antes das melhorias propostas por este estudo (fluxo das

peças indicado pelas setas vermelhas). A célula era composta por duas máquinas e uma lavadora

automática. Dois operadores (um em cada máquina) atuavam na célula, três turnos por dia, seis

dias por semana. As operações são seqüenciais: primeiramente o Garfo Exportação é torneado e

armazenado em um carrinho intermediário, na sequência do fluxo, mandrilado e colocado na

lavadora/oleadeira, para logo após, ser armazenado na caixa de saída.

Figura 2 – Célula de manufatura antes da melhoria

Fonte: A Empresa



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Através de um estudo de carga de máquina, no qual se avalia a capacidade de produção de cada

máquina, verificou-se que célula possuía capacidade produtiva para atender a demanda de 30.000

unidades por mês. (Figura 3). Estes gráficos foram gerados para todas as linhas da empresa pelo

seu departamento de cronoanálise, responsável por toda a parte de avaliação das capacidades das

maquinas utilizadas na planta. O Torno de Perfil possuía capacidade de 48.609 unidades por mês,

a Mandriladora de 70.331 unidades por mês e a Lavadora/Oleadeira de 85.000 unidades por mês.

Figura 3 – Gráfico de Capacidade das Máquinas

Fonte: Autor

3.2 Levantamento de Tempos de Produção e Cálculo do Takt Time

Na célula em estudo, foi realizada a análise das operações de cada operador, junto com os seus

tempos manuais, utilizando princípios da cronoanálise. Ao iniciar-se o estudo dos tempos de

produção, passou-se a aceitar o método de produção atual como método padrão. Este método

passou a ser a referência para qualquer melhoria futura e para cálculos de redução de custo

(BARNES, 1977).

Através da utilização do Formulário de Cronoanálise (Figura 4) foi calculado o tempo de ciclo

das duas operações.



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Figura 4 – Formulário de Cronoanálise

Fonte: A Empresa

Para o cálculo do tempo padrão das operações, foram cronometradas dez medidas de tempo para

cada operação realizada pelo operador. Calculou-se a média e esse tempo médio foi definido

como o tempo padrão de cada operação. O Departamento de Cronoanálise da empresa estudada

realiza a validação dos formulários, pois o número utilizado de amostras de tempo não pode

apresentar grande variabilidade. Para cada análise realizada, o número de amostras necessárias

pode ser diferente. Como são operações repetidas na célula analisada, apenas 10 análises foram

suficientes para determinação do tempo padrão conforme procedimento da empresa. O tempo de

ciclo utilizado pela empresa é calculado pela soma dos tempos padrão manuais do operador com

a máquina parada, adicionado do tempo padrão de operação da máquina.

Como a medição e as trocas de ferramenta são feitas com frequências determinadas (a cada n

peças), o tempo total para realizar essas operações foi dividido pela freqüência (exemplos na

Tabela 1 e 2).

Troca de inserto Frequência Total por unidade de

peça

60 segundos 140 peças 60 ÷ 140 = 0.42 s

Fonte: Autor

Tabela 1 – Cálculo do tempo de troca de ferramenta por unidade

Tempo da medição Frequência Total por unidade de

peça

7,8 segundos 10 peças 7,8 ÷ 10 = 0.78 s

Fonte: Autor

Tabela 2 – Cálculo do tempo de medição de ferramenta por unidade



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Para determinar se uma linha de produção pode atender uma determinada demanda trabalhando

em um ritmo adequado de produção é necessário o cálculo do takt time. O Takt time é um valor

de referência para ajudar a vincular a taxa de produção em um processo puxado pelo ritmo de

produção que atende a demanda (ROTHER & HARRIS, 2002).

A Tabela 3 apresenta os movimentos dos operadores com seus respectivos tempos (em segundos)

das operações manuais e o tempo de usinagem das máquinas na célula.

Máquina Carga Descarga Troca de

Ferramenta

Total Tempos

Manuais Medições Deslocamento Operador

Tempo

Usinagem

Torno

554 7,00 4,00 1,00 12,00 5,00 2,00 A 15,02

Mandril.

672 9,00 3,00 1,00 13,00 5,00 3,00 B 12,98

Fonte: Autor

Tabela 3 – Tempos e operações realizadas

Com os tempos de máquina e de manuseio, calculou-se o takt time [equação (1)]. Para isso,

buscou-se um histórico da demanda de Garfos Exportação nos últimos seis meses. Chegou-se a

uma demanda média de 30.000 unidades/mês. Esta demanda foi dividida por 25 dias de produção

gerando uma demanda diária de Garfos (1.200 unidades). O tempo disponível para produção na

empresa é de 390 minutos por turno.



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Na equação, o valor de 390 é referente ao tempo disponível por turno, 3 representa o número de

turnos trabalhados que está multiplicado por 60 segundos. Divide-se este valor pelo número das

1.200 peças diárias necessárias. Resultando em um takt time de 58,5 segundos/peça (arredondado

para 59 segundos/peça no Gráfico de Balanceamento de Operadores – Figura 5).

5,581200

603390

TT (1)

O takt-time é o tempo alocado para a produção de uma peça ou produto em uma célula ou linha

de produção (IWAYAMA, 1997). Para a empresa estudada, foi definido pelo departamento de

Lean Manufacturing da empresa que o takt time utilizado seria de 80% do valor encontrado no

cálculo. A jornada de trabalho em cada turno é de 8 horas, mas com parada de almoço e leitura do

boletim informativo diário a jornada se reduz a 6,5 horas. Considerou-se que imprevistos diários

como paradas de máquina para manutenção, saídas inesperadas e reuniões no chão de fábrica

alteram o tempo disponível para a produção. Desta forma, se o operador trabalhar com um tempo

de ciclo menor que 80% do takt time, o mesmo não trabalhará no seu limite de capacidade.

3.3 Elaboração do GBO e da Folha de Combinação de Trabalho

Depois de calculado o takt time, tem-se a oportunidade de compará-lo com os tempos

operacionais através do GBO (Gráfico de Balanceamento de Operadores). O GBO é um quadro

onde está descrita a distribuição de trabalho entre os operadores em relação ao takt time baseado

em dados reais, sendo uma ferramenta eficaz para ajudar a entender, criar e melhorar o fluxo

contínuo da linha (ROTHER & HARRIS, 2002).

Outro conceito importante para a realização do GBO é o tempo de ciclo. Cada máquina ou

equipamento possui um tempo de ciclo característico para cada operação (processamento)

executada (ROTHER & HARRIS, 2002). Muitas vezes, encontramos processos operados com

tempos de ciclos menores que o takt time, o que aumenta as chances de gerar excesso de

produção ou a utilização de operadores a mais do que o necessário. A redução na força de

trabalho significa aumentar a proporção de trabalho com valor agregado (OHNO, 1988).

Na Figura 5 é apresentado o Gráfico de Balanceamento de Operadores elaborado para a célula do

estudo, o qual representa a comparação dos tempos manuais dos operadores comparados com o

takt time (TT). Pode-se observar uma grande oportunidade de melhoria na célula dado que há um

elevado tempo ocioso dos operadores. O operador do Torno 554, por exemplo, possui 30

segundos de tempo ocioso na sua operação, comparado com um takt time de 47 segundos (TT

80%). Este operador poderia realizar mais uma operação de 17 segundos de tempo manual, que

ainda assim, estaria atendendo o takt time (TT) estabelecido.

As Figuras 6 e 7 apresentam um comparativo mais completo das atividades realizadas pelos

operadores em cada máquina pois, além dos tempos manuais, foram adicionados os tempos de

usinagem. As Folhas de Combinação de Trabalho são usadas para analisar tarefas que tem

trabalho combinado. A intenção é mostrar o relacionamento em termos de tempo de duas ou mais

atividades que apresentam uma combinação de operações manuais e equipamento automático.

(LIKER & MEIER, 2007). Esta análise é importante para complementar o GBO, pois este

contempla apenas os tempos manuais do operador.



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Na Figura 6, por exemplo, o item 1 descreve a primeira operação do operador no ciclo de

usinagem de uma peca. A cor verde representa a atividade manual com a máquina parada (carga e

a descarga das peças), com um total de 11s. Os espaços preenchidos em vermelho representam o

tempo automático da máquina. O item 2 um trabalho manual do operador com a máquina em

funcionamento, por isso está alocado em paralelo ao tempo de máquina (em vermelho). Os

espaços em preto indicavam o tempo de movimentação entre as operações. O takt time está

representado pelas células amarelas com preto.

Figura 5 – Gráfico de Balanceamento de Operadores

Fonte: A Empresa

Figura 6 – Folha de Combinação de Trabalho no Torno 554

Fonte: A Empresa



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Figura 7 – Folha de Combinação de Trabalho na Mandriladora

Fonte: A Empresa



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3.4. Análise de Resultados e Proposta de Melhorias

Analisando as operações individualmente, através das Folhas de Combinação de Trabalho,

constatou-se uma oportunidade de melhoria na célula estudada: havia uma grande ociosidade dos

operadores nos seus respectivos postos de trabalho. Uma alteração de layout e o alargamento de

tarefas de um operador são propostos com o objetivo de diminuir a ociosidade e implementar

multifuncionalidade na célula de manufatura.

Alocando as tarefas de usinagem (controle das máquinas) para um operador somente e

elaborando um novo GBO (Figura 8), comprova-se que a célula com somente um operador

atende o takt time.

Figura 8 – Gráfico de Balanceamento de Operadores

Fonte: Autor

Foi elaborada uma proposta de layout, conforme ilustrado pela Figura 9, na qual as máquinas

seriam postas uma na frente da outra, com intuito de eliminar longas movimentações do

operador. No layout anterior, a produção era individual, o operador do torno descarregava suas

peças prontas em um carrinho ao lado de sua máquina, e só após enchê-lo ele passava para a

Mandriladora. Assim, cada operador fazia sua produção individualmente. Com a mudança

proposta, definiu-se um fluxo contínuo para a célula. Após descarregar o Torno, o operador

passou a carregar automaticamente a Mandriladora eliminando o estoque em processo. Além

disso, parte do tempo ocioso de operador foi eliminado, e o excesso de pessoal na célula com 2

operadores ficou evidenciado. A Figura 10 apresenta a nova Folha de Combinação de Trabalho

para o layout proposto.

Nem todos os operadores (2 operadores por turno) que atuavam na célula possuíam treinamento

para trabalhar nas duas máquinas. Dos seis operadores que atuavam na célula (dois por turno),

três foram alocados em outras linhas de produção e os outros três passaram a atuar como

operadores multifuncionais na célula estudada (1 operador por turno).



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Definida a nova sequência de trabalho, foi proposta a padronização do trabalho na célula

estudada. O estabelecimento de processos e procedimentos padronizados uma etapa essencial na

criação de desempenho operacional consistente (BARNES, 1977). Segundo Imai (1996), o

gerenciamento de processos e operadores é facilitado através de procedimentos padronizados.

Figura 9 – Layout Proposto

Fonte: A Empresa

Figura 10 – Folha de Combinação de Trabalho na operação das duas máquinas

Fonte: A Empresa



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O Trabalho Padronizado (TP) é uma ferramenta centrada no movimento e trabalho do operador

aplicado em situações de processos repetitivos, visando à eliminação de desperdícios. O TP

objetiva o estabelecimento de procedimentos para o trabalho de cada um dos operadores,

baseados no takt time da célula e na sequência de trabalho (LIKER & MEIER, 2007; NISHIDA,

2007).

O trabalho padronizado auxiliará na execução segura e completa de todas as atividades definidas,

orientando o trabalho e discriminando tudo o que deve ser feito (CARNEIRO, 2003). A Tabela 4

apresenta um comparativo de parâmetros operacionais da célula estudada antes da proposta de

mudança de layout.

Antes Depois

2 máquinas e 2 operadores 2 máquinas e 1 operador

200 peças de estoque em processo Fluxo Unitário

Produção individual por máquina Fluxo Contínuo

Trabalho sem padronização Trabalho Padronizado

Fonte: Autor

Tabela 4 – Comparativo entre antes e depois da mudança de layout

5. Conclusão

Neste estudo, procurou-se identificar possíveis perdas no processo produtivo da célula da

empresa em estudo que pudessem respaldar o objetivo principal deste artigo que foi o de

racionalizar recursos, ou seja, reduzir a mão-de-obra de trabalho utilizada e otimizar o processo

produtivo do Garfo Exportação.

Quando realizado, o estudo de caso estava focado em avaliar a utilização dos operadores dentro

do processo produtivo, para isso percebeu-se que uma mudança de layout seria necessária para

uma efetiva mudança no método de trabalho. Avaliando a combinação de trabalho para apenas

um operador trabalhando na célula, observou-se que o takt time foi atendido mesmo com uma

racionalização do recurso mão-de-obra.

Os sete tipos de perdas identificados pelo STP (SHINGO,1996) foram: por superprodução, por

espera, por transporte, por processamento, por estoque, por desperdício nos movimentos e por

desperdício na elaboração de produtos defeituosos. Sob o ponto de vista da Macroergonomia,

pode-se acrescentar mais uma perda, a relativa ao desperdício da capacidade de mão-de-obra,

geralmente caracterizada pela exigência de esforços desnecessários, repetitivos e pouco

desafiantes, que acabam por gerar excesso de fadiga e baixa satisfação com o trabalho, ou seja,

baixa produtividade (KMITA; PORTICH & GUIMARÃES, 2003).

Neste trabalho, também observou-se que haveria esforço demasiado para os operadores que

viessem a trabalhar na célula. Uma análise Macroergonômica deve ser desenvolvida em trabalhos

futuros, visando proporcionar uma melhor condição de trabalho para os colaboradores da

empresa. O processo de análise Macroergonômica, conforme proposto por Hendrick (1990),

consiste na adequação organizacional voltada à concepção e gerenciamento não somente da

adequação física, fator primordial à adequação do homem à sua atividade, mas, também, da



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adequação que envolve a questão do enriquecimento da tarefa, do conforto, segurança e da

qualidade de vida. Sua aplicação evidenciará interações no contexto social e organizacional para

a melhor adequação do sistema de trabalho na célula estudada.

Referências

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