Rafael Ferreira Melhoria de processos e fluxos na área da ...
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Universidade de Aveiro 2019 Departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo Rafael Ferreira Saudade Melhoria de processos e fluxos na área da produção numa empresa do ramo automóvel
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Universidade de
Aveiro
2019
Departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo
Rafael Ferreira
Saudade
Melhoria de processos e fluxos na área da produção
numa empresa do ramo automóvel
Universidade de
Aveiro
2019
Departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo
Rafael Ferreira
Saudade
Melhoria de processos e fluxos na área da produção
numa empresa do ramo automóvel
Relatório de Projeto apresentado à Universidade de Aveiro para
cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre
em Engenharia e Gestão Industrial, realizada sob a orientação científica
da Professora Helena Maria Pereira Pinto Dourado e Alvelos,
professora auxiliar do Departamento de Economia, Gestão, Engenharia
Industrial e Turismo da Universidade de Aveiro
o júri
Doutora Ana Maria Pinto de Moura
presidente professora auxiliar no departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo da Universidade de Aveiro
Doutora Ângela Maria Esteves da Silva professora auxiliar na Universidade Lusíada de Vila Nova de Famalicão
Doutora Helena Maria Pereira Pinto Dourado e Alvelos
professora auxiliar no departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo da Universidade de Aveiro
agradecimentos
Quero agradecer à professora Helena Alvéolos por toda a ajuda e
disponibilidade prestada.
Um sincero obrigado aos meus pais, Madalena Saudade e Victor
Saudade, por me tornarem a pessoa que hoje sou, por me estimularem
a ultrapassar todas as minhas dificuldades, e a abraçar este desafio.
Mais uma vez um sincero e eterno obrigado.
À minha companheira, Inês Ribau pela paciência, pela sabedoria de
saber estar ao meu lado nesta caminhada. Um sincero obrigado. E
claro ao Senhor Hélder e Senhora Maria por toda a boa disposição que
me transmitiram.
A todos os meus familiares que de uma forma direta ou indireta
estiveram no meu percurso académico e me ajudaram a ultrapassar
todas as dificuldades. Meu avô e minha avó, muito obrigado por tudo.
E claro ao Leonel Simões, além de um excelente profissional, um
grande amigo que me ajudou em tudo, um sincero obrigado. Nunca
esquecendo a equipa fantástica do projeto dos fluxos Francisco Cunha,
Lília Nogueira, Catarina Pinho, José Bandeira e Emanuel Lourenço,
pela partilha de conhecimento, pelos bons momentos de aprendizagem
partilhados. E claro ao Francisco Cunha, um amigo que viu em mim
alguém em quem podia confiar e partilhar os seus conhecimentos
profundos, tu sabes um sincero obrigado.
E aos médicos da Cirurgia Cardio-Toráxica de Coimbra, Dr. João e ao
Dr. Tiago Nogueira, a todos os enfermeiros/enfermeiras, a todos os
assistentes operacionais, um grande e sincero obrigado.
Por fim, e não menos importante, a todos os amigos que ficam destes
anos, um voto de sucesso para todos vocês.
palavras-chave
automatização de fluxos, lead time, kanban, zero empilhadores
resumo
O presente trabalho descreve o processo de desenvolvimento do
estudo para automatização de fluxos entre os processos de
maquinação e tratamento térmico da Renault CACIA. São propostas
duas melhorias de forma a reduzir o lead time entre estes dois
processos. Com a necessidade de aumentar a taxa de cumprimento do
cliente, a Renault CACIA pretende mudar o paradigma relativo à forma
como é gerida a produção, ou seja, pretende passar de um sistema
MRPII para um sistema Kanban. É desenvolvido o estudo para a
aplicação do Kanban entre a maquinação e o tratamento térmico. Os
resultados são ganhos de segurança com a implementação dos
circuitos AGV, passando a zero empilhadores nas zonas de produção.
Atingiu-se uma diminuição do lead time com a implementação da nova
ilha de soldadura em 70%, mantendo um sistema de produção MRPII.
Com a nova forma de gerir as paragens para manutenção programada,
é possível diminuir os stocks gerados pela paragem em 27%. Com a
implementação do Kanban aumentou-se a taxa de cumprimento para
com o cliente de 61% para 95%. Através desta ferramenta aumentou-se
o lead time em 25%, tendo, no entanto, a valorização dos stocks
diminuído em 11%, apesar do aumento do stock entre os processos de
maquinação e tratamento térmico.
keywords
automatization, lead time, kanban, zero forklift
abstract
The work presented develops a study that aims to implement
automation between machining and heat treatment processes of
Renault CACIA. There are proposed two improvement actions to reduce
the lead time between these two processes. In order to increase the
compliance rate with the costumer, Renautl CACIA wants to change the
paradigm of the production management. So, it pretends to switch from
the MRPII system to a Kanban system. Is developed to study to
implement the Kanban system between machining and heat treatment
processes. The results relative of flow automatization are the decrese of
accident risk and safety improvements, and zero forklift in the gemba.
With the implementation of the new helding station the lead time is
reduced to 70% with the atual MRPII system. With the new way to
manage the maintenance program, the stock created by this are
reduced in 27%. With the Kanban implementation between machining
and heat treatment the compliance rate with the costumer grows from
61% to 95%, the lead grows 25% but the stock valuation decreases in
11% comparing to atual state.
i
Índice
1. Introdução .................................................................................................................. 1
1.1 . Motivação e Contextualização do trabalho........................................................ 1
1.2. Objetivos e Metodologia ......................................................................................... 1
1.3. Apresentação da empresa ..................................................................................... 1
1.3.1. Renault CACIA .................................................................................................... 2
1.3.2. Produtos.......................................................................................................... 2
1.3.3. Estrutura Organizacional ................................................................................. 3
2. Enquadramento Teórico ............................................................................................ 3
2.1. Lean Manufacturing ................................................................................................ 3
2.1.2. Desperdícios e Atividades de Valor Acrescentado e Não Acrescentado .......... 6
2.2. Value Stream Mapping ........................................................................................... 6
2.3. Material and Information Flow Analysis (MIFA) ................................................... 9
2.4. Sincronização da produção ...............................................................................10
2.4.1. Sistema Kanban .................................................................................................13
2.5. Automatic Guided Vehicle ..................................................................................14
2.3.1. Tecnologias de AGV .......................................................................................15
2.5.2. Conceção de Sistemas AGV ......................................................................16
2.5.3. Vantagens da implementação de sistemas de AGV ...................................17
2.6. KPI ....................................................................................................................17
3. Desenvolvimento do projeto .........................................................................................20
3.1. Apresentação dos objetivos...................................................................................20
ii
3.2. MIFA Modelo “AS-IS” ............................................................................................21
3.3. Diagrama de Fluxos Atual - Departamento Caixa de Velocidades .........................27
3.4. Automatização de Fluxos - Abastecimento de Brutos por AGV AT1 - Peça Branca
.....................................................................................................................................29
3.4.1. Definição do Estado Atual ...............................................................................29
3.4.2. Estudo para Automatização de Fluxos entre Peça Branca AT1 e Zona de
Transferência ............................................................................................................31
3.4.2.1. Zona de Transferência Temporária para Tratamento Térmico .....................33
3.4.3. Estudo da Automatização de Fluxos entre a Nova Zona de Transferência e
Tratamentos Térmicos ..............................................................................................35
3.4.3.1. Modo Funcionamento da Nova Zona de Transferência ................................37
3.4.3.2. Fluxos do AGV Externo nos Tratamentos Térmicos .....................................39
3.4.3.3. Fluxos Internos no Edifício de Tratamentos Térmicos ..................................44
3.5. Redução do Lead Time entre Maquinação de Peça Branca e Tratamento Térmico
.....................................................................................................................................45
3.5.1. Estudo sobre as causas de existência de stock entre linhas de maquinação e
soldadura ..................................................................................................................45
3.5.2. Propostas para diminuição do stock entre a maquinação e ilha de soldadura .47
3.6. Sistema Pull entre a Maquinação da Peça Branca e o Tratamento Térmico .........51
3.6.1. Caracterização do Estado Atual da Gestão da Produção ................................51
3.6.2. Estudo Sistema Kanban entre Maquinação Peça Branca e Tratamento Térmico
.................................................................................................................................54
4. Discussão e Resultados ..............................................................................................61
5. Conclusões e Trabalho Futuro ..................................................................................63
Referências .....................................................................................................................65
iii
Índice de Figuras
Figura 1 Marcas da Aliança Renault-Nissan ..................................................................... 2
Figura 2 Vista aérea Renault CACIA S.A. ......................................................................... 2
Figura 3 Organigrama Renault CACIA .............................................................................. 3
Figura 4 Casa TPS (adaptado de Lander & Liker, 2007) ................................................... 4
Figura 5 Ferramentas Lean (Retirado de Garza-Reyes, Kumar, Chaikittisilp, & Tan, 2018)
......................................................................................................................................... 5
Figura 6 Desperdícios (retirado de Melton, 2005) ............................................................. 6
Figura 7 Current State Map Icons (Braglia et al., 2011) .................................................... 7
Figura 8 Future State Map Icons (Braglia et al., 2011) ...................................................... 7
Figura 9 Áreas de melhoria da Produção Síncrona (retirado de Takeda, 2006) ...............10
Figura 10 Níveis de Sincronização (retirado de Takeda, 2006) ........................................12
Figura 11 Nível Quatro de Sincronismo (retirado de Takeda, 2006) .................................12
Figura 12 Quadro Ordenação da Produção .....................................................................13
Figura 13 Processo de ordenação mista MRP-Kanban clássico da fábrica Bertrand Faure
de Flers............................................................................................................................14
Figura 14 Tipos de KPIs (retirado de Badawy, El-Aziz, Idress, Hefny, & Hossam, 2016) .18
Figura 15 Tipos de KPIs – Indústria (Retirado de Zhu, Johnsson, Mejvik, Varisco, &
Schiraldi, 2018) ................................................................................................................18
Figura 16 Fórmula de cálculo OEE (Retirado de Greatbanks, Tugwell, & Dal, 2000) .......20
Figura 17 Modelo Want-to-be Departamento Caixas de Velocidade ................................21
Figura 18 Gama Operatória - Componentes Caixa Velocidade JR5 ................................22
Figura 19 Exemplo MIFA em papel ..................................................................................23
Figura 20 Ficheiro Excel - Dados Pedidos Cliente ...........................................................24
Figura 21 F.M.O (Filme Montagem Órgão) ......................................................................24
Figura 22 MIFA Modelo "AS-IS" .......................................................................................26
Figura 23 Diagrama de Fluxos .........................................................................................28
Figura 24 Embalagem ETM---4434 ..................................................................................29
iv
Figura 25 Contentor ETM---4434 e Base Basculante Elétrica ..........................................30
Figura 26 Inclinador Hidráulico ........................................................................................30
Figura 27 Estante Rolante Pinhão Fixo 5ª .......................................................................31
Figura 28 Fluxos Maquinação Peça Branca .....................................................................31
Figura 29 AGV Bi-direcional .............................................................................................32
Figura 30 Modo funcionamento entre AGV e Base Hidráulica .........................................32
Figura 31 AGV reboque por lança....................................................................................33
Figura 32 Localização Zona de Transferência .................................................................33
Figura 33 Zona de Transferência Layout .........................................................................34
Figura 34 Circuitos de Recolha carros cheios e Abastecimento carros vazios Peça Branca
........................................................................................................................................35
Figura 35 Áreas para Zona de Transferência – actual e futura ........................................35
Figura 36 Fluxos AGV Interno para a Nova Zona de Transferência .................................36
Figura 37 AGV Exterior ....................................................................................................36
Figura 38 Carro JR5 e Carro JT4 .....................................................................................37
Figura 39 Dimensões para transporte de carros ..............................................................37
Figura 40 AGV Bidirecional ..............................................................................................38
Figura 41 AGV reboque por lança....................................................................................38
Figura 42 Fluxos na Zona de Transferência .....................................................................38
Figura 43 Acessos ao Edifício de Tratamentos Térmicos ................................................39
Figura 44 Gama operatória por peça ...............................................................................39
Figura 45 Fluxo Atual Tratamentos Térmicos e Granalhagem JR5 ..................................40
Figura 46 Fluxo Forno Descontínuo e Granalhagem .......................................................40
Figura 47 Fluxo Forno Contínuo e Granalhagem .............................................................41
Figura 48 Locais de Entrada para Fornos e Paragem de AGV ........................................42
Figura 49 Entrada Atual nos Tratamentos Térmicos ........................................................42
Figura 50 Navette ............................................................................................................43
v
Figura 51 Zona de Transferência par Navette e detalhe de risco de operador ficar
entalado ...........................................................................................................................43
Figura 52 Carros dedicados para a zona de Tratamentos Térmicos ................................44
Figura 53 Detalhe Modo Funcionamento Tratamento Térmico ........................................44
Figura 54 Dados Maquinação e Retificação .....................................................................45
Figura 55 Dados Produção Maquinação Peça Branca e Soldadura .................................46
Figura 56 Evolução do Stock ao longo da semana ..........................................................46
Figura 57 Causas de NRO em Horas e Percentagem (%) ...............................................47
Figura 58 Programação Paragens MPM ..........................................................................48
Figura 59 Quadro exemplificativo da criação de stocks ...................................................48
Figura 60 Nova proposta para Programação Paragem MPM ...........................................48
Figura 61 Nova proposta de Quadro exemplificativo da criação de stocks .......................49
Figura 62 Capacidade Semanal Maquinação e Ilha Soldadura ........................................49
Figura 63 Capacidade para 2 Ilhas de Soldadura ............................................................49
Figura 64 Localização proposta para 2ª Ilha Soldadura ...................................................50
Figura 65 Resultados obtidos ..........................................................................................50
Figura 66 Ilustração do Lead Time ...................................................................................51
Figura 67 Dados relativos às Mudanças de Filme de Montagem .....................................52
Figura 68 Evolução do stock Picking ao longo de 10 dias ................................................53
Figura 69 Diversidade de peças utilizadas na produção de caixas de velocidades ..........54
Figura 70 Ilustração do Fluxo Atual entre a Maquinação e o Tratamento Térmico ...........55
Figura 71 Ilustração do Fluxo Proposto entre Maquinação e Tratamento Térmico ...........56
Figura 72 Ciclo relativo ao Sistema Kanban ....................................................................56
Figura 73 Horizonte de Visibilidade ..................................................................................57
Figura 74 Classificação ABC relativa aos componentes das Caixas de Velocidade ........59
Figura 75 Exemplo de cálculo Lote Fixo Produção ..........................................................60
Figura 76 Margens de Segurança para Variações nos Pedidos dos Clientes ..................61
vi
Figura 77 Resultados relativos ao Lead Time nos cenários com e sem Kanban ..............62
Figura 78 Valorização das Peças.....................................................................................63
Figura 79 Análise das causas de mudança do filme de montagem ..................................63
1
1. Introdução
1.1 . Motivação e Contextualização do trabalho
O trabalho apresentado neste relatório insere-se no âmbito da unidade curricular
Dissertação/Tese/Estágio do Mestrado Integrado de Engenharia e Gestão Industrial da
Universidade de Aveiro. O projeto foi desenvolvido no Departamento de Caixas de
Velocidades da Renault CACIA S.A, especificamente na área de Sincronização de
Fluxos. A necessidade para desenvolver este projeto surge com o aparecimento da nova
caixa de velocidades JT4. Esta nova caixa fez com que a restruturação do layout da fábrica fosse algo fundamental devido à necessidade de aquisição de novas máquinas e consequente aumento de capacidade produtiva, permitindo, desta forma, realizar novos processos que a caixa JT4 exige. Durante este período de transição, irá existir convivência produtiva de duas caixas de velocidades, a JR5 (a atual) e a JT4. Assim, o projeto teve como objetivo desenvolver estratégias que permitam gerir os fluxos produtivos destas duas caixas de velocidades. Para além disso, surge a necessidade de aumentar a taxa de entrega atempada ao cliente, sendo necessário estudar o sistema produtivo da Renault CACIA de forma a que esta atinja um mínimo de 95%.
1.2. Objetivos e Metodologia
O projeto teve como principais objetivos:
A automatização de fluxos entre Tratamentos Térmicos e Peça Branca;
A sincronização entre Peça Branca e Tratamentos Térmicos através da criação de
um Sistema Pull;
A obtenção de Zero Empilhadores na zona de produção;
A Diminuição do lead time entre Peça Branca e Tratamentos Térmicos;
A metodologia a aplicar passou primeiramente por conhecer todos os processos associados à Peça Branca, bem como detalhar o modo de funcionamento dos Tratamentos Térmicos e o processo seguinte, a Granalhagem. Ao longo da fase de exploração e conhecimento do processo foi desenvolvido um mapa de informação através de uma ferramenta denominada MIFA (Material and Information Flow Analysis) que permitiu ter uma imagem macro de todos os fluxos – de materiais e de informação, desde a compra de matéria prima até à expedição. Após a conclusão desta primeira fase foi desenvolvido um diagrama de esparguete das operações principais, assim como um Value Stream Mapping (VSM) que permitiu determinar o lead time entre Peça Branca e os Tratamentos Térmicos. Após a aplicação e análise destas ferramentas foram efetuados estudos de melhoria que permitiram melhorar os fluxos das peças.
1.3. Apresentação da empresa
A Renault S.A. é um fabricante francês de automóveis fundada por Louis Renault, seus irmãos Marcel e Fernand e seus amigos Thomas Evert e Julian Wye no ano de 1898. Atualmente é um grupo internacional com vendas superiores a 2,8 milhões de veículos anuais com cerca de 120 000 colaboradores distribuídos por 36 países.
2
Em 1999 a Renault tomou a decisão estratégica de se aliar com a construtora automóvel Nissan. Esta decisão permitiu uma sinergia de conhecimentos que não eram partilhados até então, contribuindo para o sucesso numa das indústrias mais competitivas do mundo como é a automóvel. Desta fusão surge o APW (Alliance Production Way), que substitui o Sistema de Produção Renault (SPR), expandindo-se em todas as fábricas do grupo, garantindo assim a disseminação dos novos standards resultantes desta fusão. O grupo Renault é constituído por três grandes empresas, a Renault, a Dacia, e a Renault Samsung Motor, com sede na Coreia do Sul. A aliança Renault-Nissan detém 9 marcas: Renault, Dacia, Renault Samsung Motors, Nissan, Infiniti, Datsun, Venucia, Lada e Mitsubishi (Figura 1).
Figura 1 Marcas da Aliança Renault-Nissan
1.3.1. Renault CACIA
A Renault Cacia é uma das 7 fábricas de produção e montagem de caixas de velocidades. As instalações estão sediadas na zona industrial de Cacia, localizadas numa área com acesso a transporte ferroviário e transporte rodoviário. As instalações cobrem uma área de 340 000 m², onde 70 000 m² são área coberta onde laboram cerca de 1100 colaboradores (Erro! A origem da referência não foi encontrada.).
Figura 2 Vista aérea Renault CACIA S.A.
Atualmente apresenta um volume de produção na ordem 700 000 caixas de velocidades anual e cerca de 1 600 000 mil bombas de óleo.
1.3.2. Produtos
A fábrica equipa diferentes modelos da Renault, Nissan e Dacia, onde são produzidos componentes para motores, nomeadamente árvores de equilibragem, bombas de óleo e cárteres, sendo que o produto mais representativo para a fábrica é a caixa de
3
velocidades JR5. É importante referir que a caixa JR5 será substituída pela nova caixa JT4.
1.3.3. Estrutura Organizacional
A Renault Cacia encontra-se organizada em 9 departamentos. O departamento de fabricação encontra-se dividido em 2, o de Caixas de Velocidades e o de Componentes Mecânicos. Estes dois departamentos são constituídos por 5 Ateliers, sendo eles responsáveis pela produção de produtos específicos (Figura 3).
Figura 3 Organigrama Renault CACIA
Os diferentes setores de produção, Ateliers, que constituem a Fabricação são:
• AT1 Peça Branca - Maquinação de Coroas, Pinhões, Árvores Primárias e Árvores Secundárias; • AT1 Peça Negra – Tratamentos Térmicos, Granalhagem, Fosfatação, Retificação e Montagem de Caixas Diferenciais; • AT2 – Maquinação de eixos de sincronização e forquilha e maquinação de cárteres de mecanismo e embraiagem; • AT3 – Maquinação de bombas de óleo, apoio da cambota e tampa, colaça e cárter intermédio e de distribuição; • AT4 – Maquinação de árvores de equilibragem, tambores, Cone Crabot e eixos balanceiros; • AT5 – Montagem das caixas de velocidades;
2. Enquadramento Teórico
2.1. Lean Manufacturing
A filosofia Lean tem como génese os conceitos e ideias de W. F. Taylor e Henry Ford, quando desenvolveram o parque industrial de Highland em 1913. As ferramentas por eles desenvolvidas como o standard work, fluxo em linhas de montagem permitiu, ao serem usadas de forma integrada, aumentar a capacidade produtiva pela redução dos tempos de ciclo, com grande consistência. Contudo, este tipo de sistema apresentava uma flexibilidade muito limitada, pois os conceitos produtivos à data eram direcionados para produção contínua de grandes séries sem variedade de produtos. Ou seja, o T Model não necessitava de trocar de referências logo não tinha perdas de produção com estas trocas. O aumento da procura de produtos com tempos de vida mais curtos e com mais variedade, bem como o aumento da procura provocada pela Segunda Guerra Mundial mudou a competitividade do mercado de tal forma que, à altura de Henry Ford e W. F. Taylor, o seus conceitos de Lean deixaram de ser sustentáveis a longo prazo (Fernando, Duque, & Cadavid, 2007).
O conceito de Lean Manufacturing surgiu no Japão, colocado na prática por Toyoda Sakichi, o fundador da Toyota Motor Company. À época vivia-se uma grande crise económica devido ao despoletar da Segunda Guerra Mundial, existindo falta de recursos de diversas ordens. Neste momento da história, Toyoda Sakichi visitou as
4
instalações da Ford, percebendo que com alguns dos conceitos provenientes do T Model e com as suas adaptações conseguiriam tornar o sistema Toyota mais competitivo. Este sistema não obteve a atenção por parte da indústria japonesa durante a Segunda Guerra Mundial sendo despoletada apenas quando se deu a crise de petróleo no final de 1973, isto porque os gestores japoneses estavam habituados a grande inflação acompanhada por taxas de crescimento rápido. Durante esta crise as taxas de crescimento aproximaram-se do zero, contudo a Toyota Motor Company era um exemplo contrário, apresentando crescimento numa época de crise, seguindo a sua filosofia de diminuição de desperdícios. Foi a partir desse momento que foi dada a relevância necessária a este sistema de Produção, tendo surgido o livro Ohno, T. (1988) “The Toyota Production System: Beyond Large-Scale Production”, ainda hoje amplamente utilizado.
O Toyota Production System – TPS é baseado em dois conceitos fundamentais, “redução de custos através da eliminação de desperdícios” e “utilização total da capacidade dos colaboradores”. A redução de custo é alcançada pela utilização da produção just in time (pull systems, one-piece flow) e jidoka, os principais componentes da casa TPS (Figura 4). (Lander & Liker, 2007)
Figura 4 Casa TPS (adaptado de Lander & Liker, 2007)
Para aplicar a casa TPS, segundo He Cho, presidente da Toyota Motor Corporation, antes de tudo é necessário o nivelamento da produção. Este nivelamento da produção pode implicar alguns atrasos na entrega de produto ao cliente, portanto é necessário comunicar aos clientes esta possibilidade e perguntar se estão disponíveis para que as suas encomendas cheguem com um pequeno atraso. Assim que a produção se mantiver constante ao longo de um período de cerca de um mês, a aplicação do Sistema Pull e o balanceamento das linhas de produção tornam-se possíveis e eficientes (Krijnen, 2008).
De acordo com Čiarnienė & Vienažindienė (2012) existem 5 princípios em que a filosofia está baseada:
Identificação do Consumidor e definição de valor
Mapeamento da Cadeia de Valor e eliminação de desperdício
Criação de fluxo produtivo
5
Sincronização da Produção e da Procura - Sistema Pull
Perseguir a perfeição, melhorando continuamente
Lean Manufacturing pode ser considerado como um sistema integrado de produção, tendo como principal objetivo diminuir os níveis de inventário bem como maximizar a capacidade de uma organização através da diminuição das causas que provocam variabilidade no sistema (Wacker, 2004). Da mesma forma, há a preocupação de aumentar a eficiência dos recursos através da eliminação de desperdícios de operações ineficientes ou pela supressão de inventário ao longo das operações. Agile Production permite às organizações adaptarem-se com maior eficiência às condições de incerteza dos mercados (Narasimhan, Swink, & Kim, 2006).
Existem diferentes ferramentas que permitem às organizações a implementação do pensamento Lean, nomeadamente as ferramentas descritas na casa TPS, tais como o Just in Time e Jidoka, bem como novos conceitos de Kaizen, Total Productive Maintenance (TPM) e VSM. O Kaizen encontra-se mais direcionado para a melhoria contínua de processos, englobando ferramentas que permitem gerir a criação de ideias, nomeadamente ferramentas de brainstorming. O TPM é direcionado para a qualidade do processo e produto, apresentando diversos indicadores de medição de eficiência, nomeadamente OEE e ferramentas que permitem o melhor desempenho de processos como o Single-Minute Exchange of Die (SMED) (Figura 5) (Garza-Reyes, Kumar, Chaikittisilp, & Tan, 2018).
Figura 5 Ferramentas Lean (Retirado de Garza-Reyes, Kumar, Chaikittisilp, & Tan, 2018)
No caso de estudo desenvolvido por Lander & Liker (2007) a empresa Motawi Tileworks começou por implementar os conceitos da filosofia TPS, no entanto com algumas adaptações. Ou seja, um dos desperdícios definidos na literatura é o stock, contudo como a Motawi apresentava uma parte da procura que era muito instável e outra que era mais estável ao longo do tempo, foi implementada uma gestão de stocks onde produtos com uma procura maior e mais regular seriam produzidos para stock, enquanto que os produtos com menor procura iriam ser produzidos segundo os pedidos dos clientes, não existindo stock final dos mesmos. Este conceito de gestão de stock permitiu um aumento de flexibilidade da organização o que possibilitou um aumento de 70,5% em vendas. Após esta fase foi implementado um sistema de melhoria contínua que caminha na direção dos princípios Lean, permitindo assim à organização melhorar continuamente os seus processos.
6
2.1.2. Desperdícios e Atividades de Valor Acrescentado e Não Acrescentado
Segundo Melton (2005) para que as organizações existam são necessárias atividades que permitam a criação de valor acrescentado dado aos seus produtos/serviços. No entanto, nem todas as atividades exercidas numa organização acrescentam valor. A Lean Enterprise Research Centre na Cardiff Business School mostrou que para grande parte das operações de produção apresentam apenas 5% de atividades de valor acrescentado (VA), enquanto que 60% das atividades são de valor não acrescentado (NVA), por outro lado os restantes 35% são atividades de valor não acrescentado necessárias ao processo produtivo. Desta forma, é necessário perceber quais as atividades que, de facto, incorporam valor para o Cliente, e eliminar as atividades que não acrescentam valor. As atividades que, não acrescentando valor ao produto/serviço, se revelam necessárias ao processo produtivo, devem, na medida do possível, ser convertidas em não necessárias, podendo, desta forma, ser eliminadas. Existem 7 desperdícios (Figura 6) que, ao serem identificados e diminuídos, podem trazer grandes vantagens para as organizações. Contudo é necessária uma abordagem de melhoria contínua para a diminuição dos desperdícios permitindo assim que seja eliminada a sua causa real.
Figura 6 Desperdícios (retirado de Melton, 2005)
Em Reis, Varela, Machado, & Trojanowska, 2016 é descrita uma estratégia que permite diminuir os desperdícios como Transporte, Inventário, Tempo de Espera e Movimentações bem como as atividades que não acrescentam valor numa organização. A estratégia passa pela criação de uma função denominada Mizusumashi. Esta função permite a alocação de um colaborador que tem como atividades a entrega e recolha de material aos processos produtivos, garantindo assim que as atividades que não acrescentam valor sejam concentradas neste colaborador, retirando-as dos colaboradores dos processos produtivos. Isto consegue-se com a criação de percursos standard para o abastecimento dos postos de trabalho, sendo possível a diminuição do tempo de transporte, do inventário em bordo de linha, bem como a diminuição das movimentações dos colaboradores, através da criação de locais standard para a carga e descarga de material.
2.2. Value Stream Mapping
O Value Stream Mapping (VSM) é uma ferramenta de mapeamento focada em
toda a cadeia de valor de um determinado processo produtivo bem como em toda a cadeia de abastecimento associada a uma dada organização. Esta ferramenta permite, não só, mapear processos de transformação, como também todo o fluxo de informação ao longo da cadeia de abastecimento (Braglia, Carmignani, & Zammori, 2011).
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Em Tapping & Shuker (2003) é descrita uma sequência de atividades que devem de ser realizadas para que se possa proceder a uma análise VSM. Desde logo a primeira atividade passa pela seleção de um produto ou uma família de produtos para se mapear o Estado Inicial - Current State Map (CSM) (Figura 7). Nesta fase proceder-se-á à recolha de informação necessária para caracterizar o processo industrial, e o desenho do VSM faz-se com os ícones referidos na Figura 7. A etapa seguinte consiste na análise do Estado Inicial através de uma análise de desperdícios, de problemas e de oportunidades de melhoria, permitindo, a partir deste ponto, desenvolver um novo VSM que caracteriza o Estado Futuro - Future State Map (Figura 8).
Figura 7 Current State Map Icons (Braglia et al., 2011)
Figura 8 Future State Map Icons (Braglia et al., 2011)
Laring, Forsman, Kadefors, & Örtengren (2002) e Serrano, Ochoa, & Castro (2008)
referem um conjunto de princípios que devem ser considerados quando se desenha um VSM futuro, tais como:
(1) O ritmo de produção deve ser baseado no ritmo da procura (takt time).
8
(2) Fluxos contínuos de produção devem ser aplicados sempre que possível (lotes de
transferência sempre iguais).
(3) Implementação de sistemas pull entre processos onde o fluxo contínuo não é
possível.
(4) Identificação do posto gargalo. Será este posto que determinará o ritmo de toda a
cadeia de valor.
(5) O planeamento de produção deve permitir a maximização de volumes de
produção com o mínimo de variação, através de heijunka systems.
(6) O Overall Equipment Effectiveness (OEE) deve de ser melhorado. Melhorar o
tempo de ciclo, diminuir o tempo de mudança de série (SMED)
(7) A gestão da manutenção deve estar associada à equipa que desenvolve o VSM.
Em Hines, Rich, Hines, & Rich (2006) é definida uma metodologia distinta para se proceder ao desenvolvimento de um VSM, que se baseia na implementação sequencial das seguintes ferramentas:
(1) Process activity mapping
(2) Supply chain response matrix
(3) Production variety funnel
(4) Quality filter mapping
(5) Demand amplification mapping
(6) Decision point analysis
(7) Physical structure mapping
A primeira ferramenta consiste no mapeamento tradicional das atividades de valor acrescentado, sempre tendo em vista eliminar desperdícios e aumentar a flexibilidade e a qualidade dos processos. Existem quatro diferentes fases para implementar esta ferramenta:
(1) Estudar o fluxo dos processos.
(2) Identificar os desperdícios.
(3) Analisar locais onde se possa aplicar reengenharia de processo.
(4) Considerar melhores fluxos, envolvendo diferentes layouts e rotas de transportes.
Quanto à segunda ferramenta, esta permite num simples diagrama mapear o lead time crítico para um processo em particular. Este mapeamento pode ser feito tanto dentro da empresa como em toda a sua cadeia de abastecimento. A ferramenta Production Variety
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Funnel permite verificar onde existe uma maior variação do lead time ao longo da cadeia de produção. Desta forma, podem-se estudar e implementar medidas que visem a diminuição do lead time, assim como obter uma visão macro da variação do lead time ao longo de todo o processo produtivo. Na ferramenta Quality filter mapping é possível identificar onde existem problemas de qualidade ao longo da cadeia de abastecimento. A quinta ferramenta Demand point analysis tem origem no sistema dinâmico de trabalho, mais conhecido como Forrester effect, ou Efeito de chicote. Este efeito está relacionado com a tomada de decisões erradas relacionadas com fluxos de informação e material. Esta ferramenta permite analisar a variação da procura ao longo do tempo, sendo que esta informação pode ser utilizada para o apoio à tomada de decisão no que diz respeito à configuração da cadeia de valor e à gestão de flutuações da procura. A Decision Point Analysis permite perceber em que local ao longo da gestão da cadeia de abastecimento existe a diferenciação dos produtos, isto é, quando se mudar de um sistema Push para um sistema Pull. Por fim, a última ferramenta Physical structure mapping permite compreender como é que a cadeia de abastecimento opera e em que estado se encontra. Desta forma, é possível verificar quais as áreas que não estão a ser suficientemente desenvolvidas, em relação ao resto da cadeia de abastecimento.
Na pesquisa descrita em Serrano et al. (2008), os autores concluem que o VSM é uma ferramenta eficiente e útil no que diz respeito à reengenharia de processos. Contudo, quando aplicado em processos com uma grande complexidade na sua Bill of Materials (BOM) produzidos em ambiente de job-shop a aplicação do VSM já não demonstra ser tão eficaz (Braglia et al., 2011).
Através da análise do VSM, em Seth & Gupta (2007) foi proposta a criação de um Kanban para melhor gerir os fluxos de produção e de informação entre duas fases distintas do processo de uma empresa de produção de motores. O local de implementação do Kanban adveio da análise do takt time que a empresa necessita de implementar para assegurar que cumpre os prazos do cliente, bem como o tempo de ciclo dos processos fabris. Verificou-se que também existia uma grande quantidade de stock de matéria prima, introduzindo-se um sistema eletrónico de fluxos de informação para uma comunicação mais adequada e melhor gestão do stock. Esta medida permitiu diminuir a quantidade de stock de 3 dias e meio para apenas 0,5 dias.
2.3. Material and Information Flow Analysis (MIFA)
Segunda a apresentação realizada na Renault CACIA S.A., com título Supply chain MIFA principles, o MIFA é uma ferramenta analítica que mostra uma imagem clara e detalhada dos processos de produção e a sua gestão praticada em chão de fábrica. O MIFA vai clarificar todos os fluxos de materiais através da identificação das fases onde a diversidade é criada, pontos de estagnação, ou seja, locais onde se encontra o stock entre processos, também demonstra exatamente como é que o material se move entre processos (mão de obra associada, frequência, quantidade e meio de transporte). Também se torna evidente o fluxo de informação através da identificação dos tipos de informação enviada e quais os canais de informação utilizados. Esta ferramenta permite reter toda a informação necessário de uma forma espacial e de fácil compreensão entre todos os processos produtivos.
Quando o MIFA estiver completamente construído é realizada uma análise detalhada. É efetuado o cálculo do lead time associado ao processo de fabrico, e posteriormente analisados os pontos que devem de ser melhorados, nomeadamente no que diz respeito à diminuição de stocks, bem como a possível automatização de processos (Renault CACIA S.A., comunicação pessoal, outubro 10, 2018).
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2.4. Sincronização da produção
Segundo Chankov, Hütt, & Bendul (2016) a produção Síncrona ou sincronização da produção cobre todas as atividades de manufactura, transporte, previsão e gestão, tendo como objetivo fornecer o produto necessário na quantidade e momento certo, com qualidade. A produção deve de ter associada o mínimo de mão de obra, maquinaria possível, bem como ter um lead time mais curto possível. Devem-se implementar sistemas que utilizem o One-piece flow, dimensionamento de buffers e a gestão visual. Para além disto, os sistemas para funcionarem de forma sincronizada com o cliente, devem possuir postos de trabalho standarizados, aplicar metodologias Kaizen, eliminar desperdícios bem como aplicar poka-yokes e automatizar processos. Os processos devem de estar nivelados e balanceados, com layout em “U” em que os colaboradores apresentam politecnicicidade. A nível logístico, os lotes de transferência devem de ser os mais pequenos possíveis. Devem, também, ser usadas ferramentas de gestão de produção como sistemas Kanban (Figura 9). A sincronização do fluxo de materiais ou processos contribui para a redução do work-in-process (WIP) e do lead time de toda a cadeia de abastecimento.
Figura 9 Áreas de melhoria da Produção Síncrona (retirado de Takeda, 2006)
Existem diferentes níveis e formas de se realizar a sincronização da produção com o cliente. Num sistema push a produção é empurrada ao longo da cadeia de abastecimento, sendo baseada na previsão, tipicamente associada a sistemas MRP II. Este tipo de sistemas são geridos com base num Master Production Scheduling. Este plano tem em conta diversos fatores como pedidos de vendas, previsões de procura para produto acabado, capacidade produtiva instalada e os recursos humanos disponíveis.
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Depois do Master Production Scheduling estar realizado, o sistema MRP II usa uma ferramenta denominada Bill-of-materials (BOM), executando uma lista com as necessidades de produção dos diferentes componentes baseada na diferença existente entre o stock nas instalações fabris e o pedido dos clientes (Lambert, Calvasina, Bee, & Woodworth, 2017). Desta forma, devido à natureza e incerteza das previsões em que é baseada a produção de um sistema MRP não é considerado que exista sincronização com o cliente. De acordo com Takeda, 2006 o nível de sincronização 1 corresponde uma produção em sistema pull, em que apenas a expedição do produto se encontra sincronizada com o cliente. No nível dois a produção já se encontra sincronizada com o cliente desde o último processo de produção até à expedição de produto. O nível 3 é dividido em duas partes, a primeira parte os primeiros processos upstream encontram-se em sistema kanban e os processos downstream encontram-se sincronizados com make-to-order. A diferença entre make-to-order e um sistema pull em kanban é a existência de stocks intermédios, ou seja, numa produção make-to-order o produto é apenas produzido quando existe um pedido do cliente, sendo empurrado ao longo de todo o processo de produção, não existindo stocks intermédios. A segunda parte refere-se a um sistema em que os processos upstream e downstream se encontram-se sincronizados em make-to-order sem stocks intermédios, existindo apenas stock de matérias primas. O terceiro nível de sincronização pressupõe um sistema sincronizado desde a fase de receção de matérias primas, processos de transformação e expedição sem stocks intermédios entre os diferentes processos (Figura 10).
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Figura 10 Níveis de Sincronização (retirado de Takeda, 2006)
Figura 11 Nível Quatro de Sincronismo (retirado de Takeda, 2006)
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O nível quatro de sincronização referido pelo autor pressupõe um sistema em make-to-order desde a extração da matéria prima e o seu processamento, bem como toda a cadeia de transformação da matéria prima em produto final e a sua entrega ao cliente. Ou seja, toda a cadeia de abastecimento desde os fornecedores até à entrega ao cliente final, encontra-se sincronizada com zero stocks (Figura 11).
2.4.1. Sistema Kanban
O sistema Kanban é um subsistema do Toyota Production System que tem como principal objetivo o controlo dos níveis de stock, controlo da produção e o abastecimento de componentes e, em alguns casos, o abastecimento de matéria prima. Kanban é definido como Material Flow Control Mechanism (MFC) controlando a quantidade de produção de um dado componente bem como o seu momento de produção. Este tipo de sistema é amplamente conhecido pelo uso de cartões como forma gerir as entregas ou ordens de produção de um dado componente (GRAVES, KONOPKA, & MILNE, 1995). Existem diferentes variações na aplicação dos sistemas Kanban. O Decentralized Reactive kanban (DRK), desenvolvido por Takahashi & Nakamura, 1999, tem como objetivo controlar o stock de cada processo de forma independente dos outros, garantindo os pedidos de cliente e o mínimo nível de work in process, bem como reduzir o tempo de espera da ordem de fabrico seguinte. O Dynamically Adjusting Kanban
proposto por Rees, Philipoom, Taylor, & Huang, 1987, adota um ajustamento dinâmico no número de etiquetas e, consequentemente os níveis de stock são alterados. O E-kanban é uma variação do kanban tradicional apenas existindo a substituição do sinal físico, amplamente conhecido pelo uso de cartões, por sinais eletrónicos. O Flexible Kanban System (FKS) permite um ajuste de forma dinâmica e sistemática do número de cartões de forma a diminuir o impacto da variação da procura nos processos produtivos das empresas.(Gupta & Al-Turki, 1997)
Quando se utiliza o Kanban clássico é comum escolher os artigos que vão ser abastecidos/produzidos segundo este sistema e quais os artigos que vão ser geridos com uma ferramenta de planeamento. Trata-se de um sistema misto de produção, relativamente ao qual é frequentemente adotado o princípio de Pareto, onde 20% das referências representam 80% do consumo sendo que as restantes 80% representam 20% do consumo. A referências de grande consumo são geridas com base num quadro de ordenação, onde a dimensão da ordem de produção é variável conforme o consumo que se virá a verificar de um determinado produto (Figura 12). A restante produção é programada num sistema MRP
Figura 12 Quadro Ordenação da Produção
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Na Figura 13 é apresentado o fluxo do processo de ordenação mista MRP-Kanban clássico da fábrica Bertrand Faure de Flers.
Figura 13 Processo de ordenação mista MRP-Kanban clássico da fábrica Bertrand Faure de Flers
Existe uma decisão baseada na sensibilidade dos agentes de planeamento para integrar as ordens de fabrico no quadro de ordenação kanban. Por outro lado, como o lote de produção kanban é variável, assim como a dimensão da ordem de fabrico, levanta-se a questão como controlar o tempo de volta de um cartão kanban ao longo do seu processamento, ou seja, o lead time do processo varia conforme o tamanho do lote de produção, o que pode levar a falhas de entrega de produtos aos clientes. Outro fator que contribui para a indefinição do lead-time é a consequência da utilização dos sistemas MRP para gerir os pedidos de cliente que não entram no quadro kanban, ou seja, não existindo a garantia da utilização da técnica FIFO, o tempo que demora uma referência a percorrer todo o processo produtivo varia de uma forma difícil de prever.
Com o problema da variabilidade do tamanho do lote de produção e de como priorizar as ordens de produção por cartão kanban com as ordens de fabrico vindos de ERP, Yves Mille desenvolveu um algoritmo que permitiu realizar um lote fixo de produção de uma dada referência bem como priorizar e ordenar as ordens de produção com os cartões kanban através do conhecimento detalhado do lead time do processo produtivo e a sua estabilização através do lote fixo de produção, garantindo assim que todas as etiquetas de produtos “make to order” entram em FIFO no quadro de acumulação. Em 1981 desenvolveu um supermercado onde o stock é calculado com base no algoritmo estatístico que contempla margens de segurança para lidar com a variação dos pedidos de cliente. Em 1986 foi criado o conceito de tamanho fixo de produção. Este novo tipo de kanban denominou-se por Total Productive Kanban (Gopal Syncflows, 2012).
2.5. Automatic Guided Vehicle
Os AGVS (Automatic Guided Vehicle Systems) permitem flexibilizar processos de transporte de matéria prima, produto em curso de fabrico bem como produto acabado, permitindo criar fluxos de transporte e locais de carga e descarga standard, retirando aos colaboradores operações de que não acrescentam valor. Por outro lado, este tipo de
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tecnologia permite a automatização de operações de carga e descarga, melhorando as cotações ergonómicas dos postos de trabalho.
Com um aumento da complexidade e dimensão das aplicações em que os AGVS são usados, a avaliação do seu desempenho torna-se cada vez mais difícil, sendo que quanto maior a distância de deslocamento maior o número de AGVs, crescendo de uma forma praticamente linear com o aumento das distâncias (Lee, Jang, & Hong, 2016). Os AGVs podem ser classificados de acordo com o seu design nas seguintes categorias (Berman, Schechtman, & Edan, 2009):
1) Tipo de Direcionamento:
Navegação Estática: a navegação ocorre ao longo de caminhos pré-
determinados através de sistemas de guia. Estes tipos de sistemas de guia
podem ser unidirecionais ou bidirecionais.
Navegação Dinâmica: a navegação é feita autonomamente pelo veículo.
2) Capacidade do Veículo:
Carregamento unitário.
Carregamento múltiplo.
3) Tipo de dedicação:
Indiretos: descarregamento sequencial.
Diretos: qualquer veículo pode visitar qualquer local para descarregamento.
2.3.1. Tecnologias de AGV
Para que os AGVs possam circular de uma forma eficiente e segura, nomeadamente em zonas de viragem, existem diferentes técnicas que permitem que o AGV faça uma mudança de direção de uma forma segura. Uma técnica é a utilização de um sinalizador por radiofrequência, em que o sistema estima a distância até ao sinalizador, dando assim a localização exata do ponto de rotação (Hazza et al., 2017). Os sinalizadores também são capazes de enviar informação para o AGV relativamente à velocidade a que deve realizar a rotação, podendo esta ser fornecida pelo sinalizador de radiofrequência através de várias distâncias, permitindo ao AGV ir realizando travagens e acelerações controladas. Para que este tipo de sistema funcione adequadamente é necessário que o sinalizador esteja posicionado de exatamente no ponto de rotação.
As tecnologias tradicionais mais comuns relativas aos sistemas AGV utilizam um sensor magnético que deteta a fita magnética disposta ao longo do percurso. Este tipo de tecnologia funciona de uma forma eficaz e exata no que diz respeito à movimentação do AGV ao longo do seu caminho, sendo, contudo, uma tecnologia pouco flexível e com elevados custos. Uma alternativa a este tipo de sistema é a utilização de sensores óticos. Neste caso, os AGV são equipados com este tipo de sensores, sendo que a linha preta que serve de guia para o AGV é uma simples pintura no chão. Este tipo de tecnologia é mais barata quando comparada com a colocação de fita magnética e o custo do sensores óticos é mais baixo do que o dos sensores para deteção da fita magnética (Fan, Gu, Yin, Liu, & Huang, 2017).
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O funcionamento de sistema RFID (Radio Frequency Identification) nos AGV permite que ao longo do caminho percorrido possa ser comunicada informação importante relativamente à sua velocidade ou até mesmo informação relativa à segurança, permitindo ao AGV fazer verificações de proximidade de objetos antes de realizar uma curva. No caso da utilização dos sensores óticos, a deteção é feita através de sensores de infravermelhos, para o que é necessário que exista uma linha branca pintada à volta da linha preta que servirá de guia ao AGV (Zou & Member, 2018).
2.5.2. Conceção de Sistemas AGV
Seguidamente são apresentadas alguns aspectos importantes que devem ser tidos em conta aquando do desenvolvimento de um sistema AGV (Malmrorg, 1990):
Layout de fluxo;
Gestão de tráfego: previsão e eliminação de colisões;
Número e localização de locais de carga e descarga;
Especificações do veículo;
Descarregamento do veículo;
Rota do Veículo;
Posicionamento de veículos em espera;
Gestão de Baterias;
Gestão de falhas;
Definição do Layout
A defenição do layout vai depender do layout das instalações fabris e da localização dos pontos de carga e descarga. Existem diferentes formas de gerir e conceber estes sistemas no que diz respeito à direção de circulação. Os sistemas podem ser unidirecionais, bidirecionais ou utilizar múltiplas linhas de guias. Para que estas últimas funcionem é necessário que existam espaços suficientes em chão de fábrica para a sua colocação, para assim maximizar a utilização dos percursos bem como aumentar a eficiência no que diz respeito ao fluxos de AGV em circulação (Vis, 2006).
Definição de Rota
Para aproveitar a flexibilidade associada a sistemas AGV, existe a necessidade de poder escolher quais os caminhos mais rápidos para um determinado destino, sendo este problema bem conhecido como vehicle routing problem. Uma das formas de encontrar soluções para este tipo de problema é usar o algoritmo Dynamic stochastic vehicle routeing usando simulação hierárquica que permite ao realizar uma simulação para a rota do AGV, a cada iteração é realizada outra para sub-simulação de forma a avaliar a performance de cada uma, podendo assim chegar à melhor solução de acordo com os indicadores de performance definidos. Este tipo de algoritmo permite avaliar o tráfego de um determinado caminho, permitindo assim criar rotas onde o tempo de
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deslocação para um determinado ponto do layout é mais rápido quando comparado com os modelos Static deterministic vehicle routeing (Seifert, Kay, & Wilson, 1998).
2.5.3. Vantagens da implementação de sistemas de AGV
As aplicações deste tipo de sistemas apresentam custos associados para as organizações. No entanto, estes tipos de sistemas apresentam múltiplas vantagens, entre as quais (Vis, 2006):
Minimização de movimentações. Os números de cargas manuseadas por minuto
diminuem.
Minimizar os custos totais associados a movimentações.
Minimizar o tempo de espera para carregamentos.
Para além das vantagens expostas, estes sistemas permitem diminuir o desperdício de transporte, alocando estas funções a máquinas e não pessoas, bem como melhorar as questões ergonómicas associadas ao transporte de material.
2.6. KPI
O contexto industrial atual tem-se tornado cada vez mais competitivo, não só devido à crescente exigência por parte dos clientes, mas também no que diz respeito ao aumento da concorrência, que hoje é global para praticamente todos os tipos de produtos. De forma a garantir a satisfação dos clientes, as organizações têm de garantir lead times curtos, flexibilidade e grandes índices de produtividade e qualidade. Atualmente, as empresas têm a possibilidade de utilizar vários sistemas de medição de performance dos seus sistemas industriais, os Performance Measurement Systems (PMS). Nestes sistemas de avaliação é definido um conjunto de objetivos estratégicos para se alcançar o sucesso, sendo que para cada um destes objetivos macro, são definidos um conjunto de indicadores específicos que são um desdobramento dos primeiros, repetindo-se o procedimento até ao nível operacional, o que facilita alcançar os objetivos da empresa.
Segundo Badawy, El-Aziz, Idress, Hefny, & Hossam, 2016 existem quatro tipo de indicadores (Figura 14):
Key result indicators (KRIs): fornecem a perspetiva de qual ou quais o(s) fator(es)
crítico(s) de sucesso;
Result Indicators (RIs): traduzem os resultados obtidos;
Performance Indicators (PIs): indicam o que deve ser atingido;
Key Performance Indicators (KPIs): indicam o que fazer deve ser feito para
alcançar altos níveis de performance.
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Figura 14 Tipos de KPIs (retirado de Badawy, El-Aziz, Idress, Hefny, & Hossam, 2016)
De acordo com o International Standard ISO 22400–1 (2014) e o International Standard ISO 22400–2 (2014), os KPIs têm uma importância elevada na melhoria e conhecimento do sistema de performance industrial (Ningxuan, Cong, Jingshan, & Horst, 2016).
Em Peng, Sun, Rose, & Li, 2007 são definidos 3 tipos de KPIs:
Leading Indicator: mede o resultado de atividades que têm efeito significativo na
performance futura.
Lagging Indicator: mede o resultado de atividades passadas.
Diagnostic Measure: mede a performance atual dos processos ou atividades.
De acordo com (Zhu, Johnsson, Mejvik, Varisco, & Schiraldi, 2018) existem 2 agregados de KPIs de que a indústria necessita para poder medir todas as suas atividades, os KPIs de processos e os KPIs de Equipamentos (Figura 15).
Figura 15 Tipos de KPIs – Indústria (Retirado de Zhu, Johnsson, Mejvik, Varisco, & Schiraldi, 2018)
Para medir a eficiência do processo e dos seus equipamentos os elementos de medida utilizados são:
Elementos de tempo
o Tempo operacional planeado
o Tempo atual de processamento
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o Tempo atual de perdas
Elementos de quantidade
o Quantidade de entrada
o Quantidade de matéria prima
o Quantidade produzida
Os KPIs utilizados a nível de processo são:
Eficiência técnica
Taxa de produção
Taxa de Qualidade
Energia consumida
Os KPIs utilizados ao nível do equipamento são:
Taxa de ocupação
Eficiência de produção
Um dos KPIs que melhor se ajusta às necessidades de medir a eficiência de um dado processo de uma determinada indústria é o Overall Equipment Effectiveness (OEE). O OEE é baseado em 6 grandes perdas (Greatbanks, Tugwell, & Dal, 2000):
Falhas de equipamentos é caracteriza com a perda de tempo quando a
produtividade é reduzida e tempo perdido devido a produção defeituosa.
Perdas de tempo devido a Set-up. As perdas associadas a estas mudanças
ocorrem desde que acabar a produção de um dado item até o começo de
produção de um item diferente.
Tempos de inatividade e pequenos tempos de perdas ocorrem quando a
produção é interrompida devido a mal funcionamentos temporários dos
equipamentos ou quando uma máquina se encontra inativa.
Perdas de velocidade de processamento. Estas perdas ocorrência quando existe
uma diferença de tempo entre o design do equipamento e a velocidade fatual do
equipamento em operação.
Redução do rendimento devido a perdas no início da produção até ocorrer a
estabilização do tempo de processamento do equipamento.
Defeitos de qualidade e retrabalho.
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Os dois primeiros pontos dizem respeito à disponibilidade de tempo, os dois seguintes são relativos eficiência e performance. Os dois últimos pontos dizem respeito a perdas de eficiência devido à qualidade do processo. Desta forma é possível ter um KPI que resume, sob forma de percentagem, a eficiência de um dado processo (Figura 16).
Figura 16 Fórmula de cálculo OEE (Retirado de Greatbanks, Tugwell, & Dal, 2000)
3. Desenvolvimento do projeto
3.1. Apresentação dos objetivos
Para alcançar os objetivos definidos para o projeto foram definidos quatro princípios estratégicos:
Zero Empilhadores;
Automatização de Fluxos;
Fluxo em Sistema Pull;
Redução do Lead Time;
Estes princípios estratégicos vão ter um grande impacto no modelo Want-to-be da fábrica para o departamento de caixas de velocidades (Figura 17). O modelo Want-to-be é uma ferramenta de diagnóstico do estado atual da fábrica em determinados KPI’s definidos como estratégicos. Depois do diagnóstico são definidos os objetivos para os KPIs.
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Figura 17 Modelo Want-to-be Departamento Caixas de Velocidade
3.2. MIFA Modelo “AS-IS”
Para compreender em detalhe o processo fabril foi necessário elaborar o mapeamento do sistema industrial, bem como o sistema de informação associado à gestão da produção. A ferramenta usada para o mapeamento é a utilizada na Renault CACIA e denomina-se Material and Information Flow Analysis (MIFA). Esta ferramenta apresenta algumas semelhanças com o Value Streaming Mapping (VSM), nomeadamente a caracterização das linhas de Valor Acrescentado (VA) e Não Valor Acrescentado (NVA) associadas a um determinado produto. Também apresenta a mesma representação do fluxo de informação, bem como a sequência de todos os processos logísticos e de transformação associados à produção, neste caso, da caixa de velocidades. A principal diferença entre as duas ferramentas prende-se com o facto do MIFA permitir representar todos os fluxos logísticos e produtivos associados à produção da Caixa de Velocidades, ao invés do VSM, que se utiliza para mapear apenas uma família de produto, tipicamente a mais representativa em volume ou, por exemplo, um fluxo que necessita de ser melhorado. É esse o motivo pelo qual se optou por utilizar o MIFA, através do qual se consegue entender, de uma forma mais simples os meios de transporte de matéria prima até aos postos de trabalho, o transporte inter-processos, os stocks na sua globalidade em determinada área e todas as entidades externas (Fornecedores e Clientes).
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O primeiro passo para desenvolver o MIFA passou por contemplar todos os fornecedores associados à produção da caixa de velocidades. O levantamento dos fornecedores foi feito com base na informação fornecida pelo Atelier de Receção e Expedição.
Após a receção da matéria-prima nas instalações da Renault CACIA, esta é transportada através de um empilhador para Armazém, denominado Gare Routiérre 1, onde são armazenadas todas as matérias-primas de ambos os Departamentos de Fabricação. Para efeitos de representação no MIFA foi utilizado um símbolo de stock, onde é detalhado qual o tipo de peça e o tempo médio de stock em armazém. Para determinar o tempo médio de stock em armazém foi necessário consultar, no sistema informático Gestion de Production Intégrée (GPI), qual o stock existente de todas as matérias-primas referentes ao sector das caixas de velocidade. Os dados retirados são relativos às quantidades de stock informático existente em sistema por referência. Para chegar ao tempo médio de stock em dias foi necessário consultar qual o consumo médio diário de cada referência de matéria-prima. Após esta fase foi necessário perceber quais os meios de transporte associados a cada matéria-prima. Esta informação foi obtida em chão de fábrica, consultando os operadores e posteriormente confirmada com o responsável do Atelier de Logística. Uma forma simples de entender a sequência produtiva, para tornar mais eficiente a construção do MIFA, é o desenvolvimento da gama operatória para cada tipo de peça (Figura 18).
Figura 18 Gama Operatória - Componentes Caixa Velocidade JR5
Cada processo de transformação (linha, máquina ou posto de trabalho) é representado por uma caixa com a seguinte informação:
Tempo de Ciclo (Tcy);
Tempo de Mudança de Série;
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Rendimento Operacional (RO);
Número de Operadores;
Número de Equipas;
Número de horas por turno;
Número de horas por turno ao fim de semana;
Tipo de Embalagem no final de linha;
Designação de Peça Processada;
Referência de Peça Processada;
Consumo médio diário (CMD) por referência.
É possível verificar na Figura 19 um exemplo das caixas desenvolvidas para o MIFA bem como o meio de transporte associado a cada processo.
Figura 19 Exemplo MIFA em papel
Realizou-se este mapeamento até à última operação, as duas linhas de montagem de caixas de velocidades, linha MB03 e linha MB02. Seguidamente a esta operação, iniciam-se as atividades de expedição, onde as caixas de velocidade são transportadas por AGV para o International Logistics Network (ILN). É neste local onde as caixas são retiradas do AGV e transportadas por empilhador para a Gare Routiérre 1, local onde vão ser armazenadas e colocadas em espera para serem transportadas para os dois cais de carga existentes, consoante o local e a hora de carga para o camião de expedição. A fase seguinte do desenvolvimento do MIFA consistiu no mapeamento do fluxo de informação. Os fluxos de informação têm o sentido oposto aos fluxos de materiais, logo, a primeira etapa do fluxo representada é a DL Cliente, sendo este um programa onde são
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realizadas as encomendas pelos clientes. Após os clientes realizarem a encomenda, o pedido é transferido para um ficheiro Excel, onde são apenas representadas as referências de caixa de velocidades (Figura 20). Posteriormente efetua-se nova transferência para outro ficheiro Excel denominado “Programa de Produção” que vai servir de base para um programa informático, denominado Filme Montagem Órgão (F.M.O) (Figura 21). Este, desenvolve o teste de fabricabilidade das caixas de velocidade com base nos stocks existentes em sistema GPI e de seguida comunica com o programa das linhas de montagem das caixas de velocidade, SIP, onde são apresentadas as ordens de fabrico para um determinado horizonte temporal. Os pedidos dos clientes são firmes a 3 dias existindo um horizonte de pedidos de 2 dias.
Figura 20 Ficheiro Excel - Dados Pedidos Cliente
Figura 21 F.M.O (Filme Montagem Órgão)
Para a programação de todas as linhas de maquinação de peças brutas, soldadura do pinhão louco de 1ª,2ª e 4ª, Tratamento Térmico, Granalhagem, Fosfatação e todas as linhas de retificação de peça é emitido, todos os dias, um Excel que é decomposto por Índice de Caixa de velocidade onde são visualizadas as referências das peças a serem
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processadas nos postos de trabalho mencionados acima. Existe esta lógica de programação pois as linhas de caixas de velocidade são abastecidas através de uma zona de stock denominada de Picking/Kiting AT5. Neste local são armazenadas todas as referências de peças que vão integrar as ordens de fabrico que as linhas de montagem irão processar. Este facto implica uma programação diferente das linhas de montagem das caixas de velocidade, podendo assim garantir que existem as referências certas na zona de Picking/Kiting para que se garanta cumprimento do filme das linhas de montagem. O resultado de toda a recolha de informação resultou no MIFA em formato de papel que posteriormente foi desenvolvido num modelo em formato digital (Figura 22).
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Figura 22 MIFA Modelo "AS-IS"
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3.3. Diagrama de Fluxos Atual - Departamento Caixa de Velocidades
Foi descrita na secção anterior uma ferramenta que permite avaliar os fluxos e as suas interações ao nível operacional, onde estão representados os postos gargalos de produção, quais os diferentes tempos de abertura em processos sequenciais, pontos de stock de reposição e filas de espera FIFO, etapas de processamento de informação, entre outros. Importa nesta etapa completar o diagnóstico da Situação Atual com um diagrama que represente os fluxos físicos, como são os percursos dos materiais no chão de fábrica, os locais de entrada e saída de cada processo produtivo, bem como as áreas de armazenamento. Pretende-se assim realçar os corredores que apresentam grande quantidade de fluxos de peças, mais cruzamentos, e as peças com os maiores percursos. Para realizar este trabalho foi usado o diagrama de fluxos. Para desenvolver os diagramas foi feito um acompanhamento em chão de fábrica de todos os fluxos físicos respeitantes à caixa de velocidades JR5 (Figura 23).
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Figura 23 Diagrama de Fluxos
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3.4. Automatização de Fluxos - Abastecimento de Brutos por AGV AT1
- Peça Branca
3.4.1. Definição do Estado Atual
Para começar o estudo foi necessário determinar o modo de funcionamento atual ao nível do abastecimento de matéria prima no AT1 Peça Branca. As duas linhas de maquinação de coroas, Linha A e Linha B são abastecidas através de uma base basculante onde é colocado por empilhador uma embalagem ETM---4434 (Figura 24) com 350 coroas brutas.
Figura 24 Embalagem ETM---4434
A linha de maquinação das árvores primárias é abastecida através de uma base basculante igual à linha das coroas, sendo o contentor acoplado também a um ETM---4434. O abastecimento é feito através de empilhador ao bordo de linha. No caso das árvores secundárias, o tipo de contentor é exatamente o mesmo apenas mudando a base basculante. A base passa a ser elétrica (Figura 25), deixando de existir a necessidade por parte do operador de estar a vascular a base manualmente, reduzindo o risco de acidente e melhorando a ergonomia associada ao posto., No entanto, o abastecimento ao bordo de linha é feito por empilhador.
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Figura 25 Contentor ETM---4434 e Base Basculante Elétrica
No caso do abastecimento dos brutos dos pinhões loucos às cinco linhas de maquinação, este é realizado em contentores ETM---4434, sendo estes colocados num inclinador hidráulico (Figura 26). São delimitados por uma estrutura de metal fechada de forma a garantir a segurança quando a base está a inclinar o contentor. O abastecimento ao bordo de linha é realizado através de empilhador.
Figura 26 Inclinador Hidráulico
No caso dos pinhões fixos de 5ª, os brutos já vêm pré-maquinados do fornecedor, sendo abastecidos em embalagens de cartão CAR-G*40--, e transportados numa estante rolante (Figura 27) que por sua vez é transportada para o bordo de linha num comboio logístico (charlatte).
31
Figura 27 Estante Rolante Pinhão Fixo 5ª
3.4.2. Estudo para Automatização de Fluxos entre Peça Branca AT1 e Zona de
Transferência
Na Figura 28 podem verificar-se os locais onde vão ser abastecidos os contentores de peças brutas, bem como, os sentidos de circulação, permitindo assim, uma vez que o espaço disponível é reduzido, a existência de um corredor paralelo de circulação de peões em cada corredor, assegurando as normas de segurança Renault quanto à distância entre veículos e pessoas.
Figura 28 Fluxos Maquinação Peça Branca
Para se retirarem todos os empilhadores da zona de produção foram estudadas várias hipóteses para o abastecimento de brutos. A primeira hipótese passa pela utilização de um AGV que permite realizar o carregamento e descarregamento de contentores de forma automatizada sem ser necessário o operador realizar tarefas relacionadas com a movimentação de contentores. Na Figura 29 apresenta-se o AGV proposto, que pode transportar os contentores cheios, efetuando a descarga automática para os inclinadores hidráulicos, bem como efetuar a carga automatizada do contentor vazio do inclinador hidráulico. Isto é possível devido ao seu funcionamento através de rolos, que permitem deslocar as cargas em dois sentidos. Tem uma capacidade de
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transporte de 3 toneladas que é suficiente para transportar o contentor cheio de peças brutas correspondente a 2 toneladas.
Figura 29 AGV Bi-direcional
Na Figura 30 é ilustrado o modo de funcionamento do abastecimento e descarga do AGV para o inclinador hidráulico.
Figura 30 Modo funcionamento entre AGV e Base Hidráulica
A segunda hipótese utiliza um AGV com diferentes funcionalidades e uma base basculante que permite inclinar os contentores de material nos postos de trabalho. O AGV proposto (Figura 31) permite transportar por reboque uma base rolante, sendo esta base equipada com um sistema elétrico que permite ativar atuadores hidráulicos fazendo assim a báscula da base. Aquando da chegada ao posto de trabalho, o operador ativa a báscula da base rolante, permitindo que o contentor atinja a posição ergonómica ideal para realizar a carga dos brutos na linha de maquinação. Ou seja, para que seja realizada a descarga da base rolante com o contentor dos brutos é necessário retirar o pino de engate para que o operador retire a base com cerca de 2 toneladas e a desloque para o local de abastecimento à linha, bem como ligar os atuadores hidráulicos à eletricidade para que o contentor seja inclinado. Por outro lado, é necessário deslocar a base com o contentor vazio para o AGV realizando o engate do mesmo no pino de engate do AGV.
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Figura 31 AGV reboque por lança
3.4.2.1. Zona de Transferência Temporária para Tratamento Térmico
Com a finalidade de atingir o objetivo dos zero empilhadores nas zonas produtivas da fábrica surgiu a necessidade de estudar uma zona de transferência de carros maquinados para os tratamentos térmicos. Esta necessidade deve-se ao facto de no final de cada linha de maquinação, a recolha dos carros para prosseguirem para tratamento térmico ser feita através de empilhadores, o que implica que estes entrem na zona de produção para fazerem a recolha e transporte dos carros para Tratamento Térmico.
A localização da zona de transferência teve alguns constrangimentos na sua localização, não só devido à diretriz dos zero empilhadores bem como à falta de área disponível para implementar esta zona sem que os empilhadores entrem na produção. A localização proposta (Figura 32) situa-se no final da linha de maquinação das árvores primárias, sendo a única área disponível perto de um portão de acesso, onde os empilhadores apenas têm de entrar na zona de produção, percorrer cerca de 3 metros para efetuar a descarga de carros vazios e efetuar a carga de carros cheios para serem transportados para Tratamento Térmico.
Figura 32 Localização Zona de Transferência
Nesta zona de transferência é possível gerir a quantidade de carros vazios que vão ser utilizados em cada linha de maquinação bem como gerir em FIFO a saída de carros para Tratamento Térmico.
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Na Figura 33 pode-se observar o layout da zona de transferência, assim como a localização dos carros vazios por linha maquinação e a localização dos carros cheios prontos para Tratamento Térmico.
Figura 33 Zona de Transferência Layout
O modo de funcionamento da zona de transferência pode ser divido em 5 fases:
1. O AGV entra na zona de circulação de AGV e para com um carro cheio na zona
de descarga de cheios;
2. Operador retira carro cheio do AGV e coloca na zona dos cheios;
3. Operador dá ordem para avançar o AGV até área de paragem de abastecimento
de vazios;
4. O operador abastece o AGV com carro vazio que lhe foi solicitado (consegue
visualizar pedido através do monitor);
5. Operador indica qual a próxima paragem do AGV indicando-lhe o circuito que terá
de fazer e o AGV avança;
A carga dos carros cheios para empilhador, para ser realizado o transporte para Tratamento Térmico, é realizada na zona de descarga de cheios, onde o operador efetua a carga do carro, faz marcha atrás e sai pelo portão localizado em frente à zona de transferência. Assim, é possível diminuir a presença de empilhadores nesta zona de produção. A recolha de carros cheios no final das linhas de maquinação é feita através de AGV de reboque. Na Figura 34 são expostos os circuitos de recolha de carros prontos para Tratamento Térmico e abastecimento de carros vazios para consumo por linha de maquinação.
35
Figura 34 Circuitos de Recolha carros cheios e Abastecimento carros vazios Peça Branca
3.4.3. Estudo da Automatização de Fluxos entre a Nova Zona de Transferência e
Tratamentos Térmicos
Com a automatização dos fluxos entre a maquinação da peça branca e os tratamentos térmicos surgiu a necessidade de mudar a localização da zona de transferência atual de forma a eliminar a presença de empilhadores nas zonas de produção. A localização proposta é capaz de contemplar stock entre as duas etapas do processo e garantir a área necessária para se poderem realizar as manobras necessárias dos veículos automatizados. A área proposta pode ser visualizada na Figura 35.
Figura 35 Áreas para Zona de Transferência – actual e futura
Esta nova área irá manter o mesmo modo de funcionamento ao nível dos fluxos dos AGVs internos, apenas existindo, devido ao aumento da capacidade para a nova caixa de velocidades JT4, um aumento do número de linhas de maquinação. Os novos fluxos de recolha dos carros estão representados na Figura 36.
36
Figura 36 Fluxos AGV Interno para a Nova Zona de Transferência
Para realizar o transporte exterior entre a nova zona de transferência e o edifício dos tratamentos térmicos de forma automática propõe-se a utilização de uma tecnologia baseada no conceito AGV. Apresenta como avanço tecnológico a capacidade de circulação sob condições climatéricas adversas e tendo como mais valia a capacidade de funcionar com sistemas de segurança, nomeadamente semáforos e interruptores de paragem de emergência (Figura 37).
Figura 37 AGV Exterior
O AGV tem capacidade máxima de transportar 4000 quilogramas (kg) e é capaz de transportar duas diversidades de carros JT4 e JR5 (Figura 38).
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Carro JR5
Carro JT4
Comprimento Largura Comprimento Largura
1600 mm 680 mm 820 mm 960 mm
Figura 38 Carro JR5 e Carro JT4
Os carros serão transportados por um reboque com as dimensões e capacidades ilustradas na Figura 39.
Figura 39 Dimensões para transporte de carros
O reboque apresenta uma estrutura cabinada prevenindo o contacto direto das peças com a chuva, poeiras ou granizo. Esta estrutura é equipada com um sistema hidráulico onde os carros serão colocados e elevados da superfície do solo, não existindo contacto das rodas dos carros com o solo. Esta funcionalidade é necessária de forma a garantir a limpeza dos mesmos aquando a entrada nas zonas fabris, prevenindo assim a contaminação com resíduos nas zonas internas de produção.
3.4.3.1. Modo Funcionamento da Nova Zona de Transferência
Na nova zona de transferência existem dois modos de funcionamento distintos. No caso do carro JT4, o carregamento automático do reboque é possível devido à
capacidade de este carro ser tracionado por AGV rasteiro bidirecional (Figura 40). Quando o AGV interno chega aos cais de descarga, onde se encontra o AGV externo, o AGV interno entra dentro do reboque do AGV externo e chega à posição de descarga, este baixa o pino de tração, deixando o carro na posição correta para ser tracionado e levantado pelo sistema hidráulico do AGV externo. O AGV interno sai do reboque, deslocando-se para o próximo pedido de recolha de carros nas linhas de maquinação.
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Figura 40 AGV Bidirecional
No caso dos carros serem JR5, estes não estão preparados para serem transportados por AGV rasteiro bidirecional, apenas podendo ser transportados por AGV de lança (Figura 41), o que implica uma manipulação no momento da descarga do carro do AGV, sendo necessário desengatar a lança do pino de tração do AGV. Sempre que um carro JR5 seja transportado para o AGV externo é necessário o operador logístico efetuar o carregamento do mesmo no reboque, bem como garantir que quando é efetuado um pedido de recolha de carros JR5, é atrelado ao AGV por lança o carro vazio correspondente para ser transportado para as linhas de maquinação.
Figura 41 AGV reboque por lança
Na Figura 42 é possível analisar o modo de funcionamento a zona de transferência.
Figura 42 Fluxos na Zona de Transferência
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3.4.3.2. Fluxos do AGV Externo nos Tratamentos Térmicos
Existem dois locais de acesso aos tratamentos térmicos, como se ilustra na Figura 43.
Figura 43 Acessos ao Edifício de Tratamentos Térmicos
Para melhor compreender os impactos das diferentes entradas, é importante perceber os fluxos internos das peças, consoante o tipo de tratamento a que cada peça irá ser sujeita. Na Figura 44 ilustra-se a gama operatória das diferentes peças dentro do tratamento térmico.
Figura 44 Gama operatória por peça
Na Figura 45 são explicitados os fluxos intra-processos, assim como os locais de entrada e saída dos mesmos relativos às peças JR5.
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Figura 45 Fluxo Atual Tratamentos Térmicos e Granalhagem JR5
As peças Árvore Secundária Alta e Coroa da caixa de velocidades JT4 têm um fluxo diferente quando comparadas com as restantes peças JT4. Estas duas peças são tratadas nos fornos descontínuos, contudo apresentam um tratamento no forno pré-oxidação (Figura 46) e, por esse motivo, não apresentam o mesmo fluxo que as peças JR5. As restantes peças JT4 são tratadas no forno contínuo (Figura 47).
Figura 46 Fluxo Forno Descontínuo e Granalhagem
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Figura 47 Fluxo Forno Contínuo e Granalhagem
Se o AGV externo entrar pelo portão lateral, a proximidade com todas as entradas de peças nos seus fluxos de processos é maior, contudo existem alguns inconvenientes detetados. A proximidade, no momento da entrada no edifício do tratamento térmico, entre o AGV e o posto de abastecimento do forno de Pré-oxidação (assinalado a vermelho), impossibilita o abastecimento do mesmo quando o AGV está a entrar (Figura 48). Por outro lado, a distância para o abastecimento de peças JR5 (sinalizado com o
retângulo azul) vai ser relativamente superior quando comparada com a entrada pelo portão frontal do edifício Figura 48 Locais de Entrada para Fornos e Paragem de AGV. Esta proposta necessita de dois locais de paragem do AGV. A primeira à entrada do edifício onde são retirados os carros correspondentes de JR5 e também os carros correspondentes de peças que entraram no forno Pré-Oxidação, que posteriormente vão para os fornos descontínuos. A segunda paragem encontra-se perto da entrada do forno Pré-Oxidação que irá abastecer o forno contínuo. Depois da descarga de todos os carros na 2ª paragem, é efetuado o carregamento dos carros vazios para retorno à nova zona de transferência que posteriormente serão abastecidos consoante as necessidades das linhas de maquinação da peça branca.
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Figura 48 Locais de Entrada para Fornos e Paragem de AGV
Na segunda hipótese a entrada do AGV é efetuada pelo portão atual de entrada das peças nos tratamentos térmicos (Figura 49).
Figura 49 Entrada Atual nos Tratamentos Térmicos
Esta entrada tem algumas implicações no que diz respeito à localização da máquina de lavar à entrada do edifício dos tratamentos térmicos, que terá de ser reimplantada para que o AGV possa circular dentro do edifício. O tapete transportador que permite carregar a navette, tem de ser retirado e reimplantado noutra área. A navette (Figura 50) é um meio de transporte que permite fazer a transferência dos pratos que incorporam as peças para a entrada dos fornos descontínuos.
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Figura 50 Navette
Será necessário, também, reposicionar o sistema de abastecimento de água da rede de incêndios. Outro aspeto a considerar prende-se com o risco de o operador ficar entalado no local de carga do forno de Pré-Oxidação (Figura 51). Nesta proposta de fluxo existem duas paragens ao longo do percurso. A primeira paragem é localizada no ponto onde vai existir a transferência dos carros para o tapete transportador que posteriormente serão transferidos para a navette podendo assim abastecer os fornos descontínuos (zona sinalizada com o retângulo azul). A segunda paragem fica já próxima da zona de abastecimento do forno contínuo e do forno de Pré-Oxidação.
Figura 51 Zona de Transferência par Navette e detalhe de risco de operador ficar entalado
Após efetuada a descarga na 1ª paragem, o AGV avança em direção à 2ª paragem, efetuando a descarga dos restantes carros correspondentes ao forno contínuo ou forno de Pré-Oxidação. Posteriormente, efetua-se a carga dos carros vazios para serem transportados para a nova zona de transferência.
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3.4.3.3. Fluxos Internos no Edifício de Tratamentos Térmicos
Quando chegam os carros transportados pelo AGV exterior, o operador necessita de retirar os carros do AGV e de os transportar para a zona correspondente de carga nos fornos, sendo estas operações feitas manualmente. Após as peças serem sujeitas a todo o processo de tratamento térmico, têm de ser transferidas para a próxima operação, a granalhagem. Para se realizar a transferência das peças do final de linha de tratamento térmico para a granalhagem, é proposta a utilização de carros internos dedicados a realizar a transferência dos pratos do final de linha dos tratamentos térmicos para a zona de abastecimento das máquinas de granalhagem (Figura 52).
Figura 52 Carros dedicados para a zona de Tratamentos Térmicos
Quando o prato se encontra vazio, o carro é transportado de forma manual até ao cais de carga do AGV interno. O operador realiza a transferência do prato entre o carro e o AGV. Este AGV está equipado com uma estrutura metálica com rolos, que permite levar 4 pratos vazios. Esta estrutura permite a descarga automática entre os carros vazios e a estante rolante na zona do cais de carga do AGV externo. A transferência entre estes dois meios é realizada de forma automática através de um motor que irá tracionar os pratos para a estante com rolos. A transferência dos pratos entre a estante com rolos e os carros JR5 e JT4 é feita de forma manual, bem como o carregamento do AGV exterior com os carros (Figura 53).
Figura 53 Detalhe Modo Funcionamento Tratamento Térmico
45
3.5. Redução do Lead Time entre Maquinação de Peça Branca e
Tratamento Térmico
3.5.1. Estudo sobre as causas de existência de stock entre linhas de maquinação e
soldadura
Um dos princípios definidos para o projeto passa pela redução do lead time entre a Maquinação da Peça Branca e os Tratamentos Térmicos. Este setor é o que tem mais impacto no que no referido tempo, uma vez as máquinas que constituem as linhas de maquinação apresentam um tempo de ciclo superior ao dos restantes sectores da fábrica, nomeadamente quando comparado com a Peça Negra, que engloba granalhagem, fosfatação e todas as linhas de retificação. Ao nível do rendimento operacional (OEE, ou RO na Renault) é possível verificar que não apresenta grandes diferenças quando comparado com a Maquinação de Peça Negra. A grande diferença para além do tempo ciclo da máquina gargalo (ou máquina tampão, designação Renault) de cada linha de maquinação é o tempo de mudança de série. Em média, o tempo de mudança de série da maquinação é de 52 minutos, enquanto que na retificação é de 20 minutos (Figura 54). Estes fatores, representam um grande impacto no que diz respeito à capacidade das linhas de maquinação e à gestão de produção das mesmas. Por fim, as paragens para manutenção programada são um fator que também contribui para a criação de stock. Todas as linhas de produção associadas ao departamento de caixa de velocidades têm que ter semanalmente 4 horas de manutenção de caráter obrigatório, sendo necessário a paragem total das linhas produtivas.
Figura 54 Dados Maquinação e Retificação
Através de uma análise mais detalhada das linhas de maquinação de Peça Branca, é visível um stock com cerca de 2500 pinhões maquinados à espera de serem inseridos na soldadura. É importante referir que apenas os carretos de 1ª, 2ª e 4ª vão para a operação de soldadura, pois nestes carretos o crabot é soldado no carreto, ao invés dos carretos de 3ª e 5ª que vão para uma linha de maquinação específica, onde é feita a maquinação do crabot no carreto. Para perceber de onde é que surge o stock entre estas duas operações foi realizado um estudo, onde foram recolhidos em todas as linhas que produzem pinhões loucos 1ª, 2ª e 4ª, os dados da quantidade de produção na aplicação Reporting Standard du Fabricant (RSF), desde a semana 20 à semana 21 do ano de 2018. Alguns inputs importantes para a análise foram tidos em conta:
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As linhas de maquinação trabalham a 7 dias e 5 equipas;
A ilha de soldadura trabalha a 7 dias e 5 equipas;
Desta forma, ao realizar a análise dos dados (Figura 55) algumas conclusões importantes foram retiradas. Durante a semana, a ilha de soldadura não tem capacidade para acompanhar o tempo de ciclo das linhas de maquinação, sendo que em média existe uma diferença de capacidade semanal de 850 pinhões. Em contraste com este resultado, a ilha de soldadura tem maior capacidade que a maquinação ao fim de semana. A ilha de soldadura apresenta uma maior capacidade média de 1268 pinhões loucos soldados. Isto acontece, uma vez que existe um stock de pinhões loucos por soldar que garante em parte a produção necessária da ilha de soldadura. Desta forma, existe um ajustamento da capacidade nas linhas de maquinação ao fim de semana. Ainda assim, existe a necessidade de produção durante o fim de semana de forma a garantir as peças necessárias a serem montadas nas linhas de montagem de caixas de velocidade.
Figura 55 Dados Produção Maquinação Peça Branca e Soldadura
Ou seja, durante a semana o stock entre estas duas operações tende a aumentar e ao fim de semana tende a diminuir (Figura 56).
Figura 56 Evolução do Stock ao longo da semana
Outro fator que contribui para o aparecimento do stock entre estes dois processos é a diferença no que diz respeito ao tempo médio de avaria. O tempo de avaria, em média, das linhas de maquinação é de 62 minutos, enquanto que na soldadura é de 72 minutos. Existe uma diferença entre os dois tempos médios de paragem de 10 minutos o que consequentemente vai levar à formação de stock antes da ilha de soldadura. De forma a detalhar as causas que levam ao aparecimento de stock entre estes dois processos, foi realizado um levantamento de todas as causas de Não Rendimento Operacional (NRO) na ilha de soldadura. Através destes dados é possível verificar que ao longo de uma semana, a soldadura pára, em média, 25 horas devido a causas de NRO,
47
sendo que destas 25 horas a causa que contribui com maior percentagem é a falha de máquina com 18 horas de perdas (Figura 57).
Figura 57 Causas de NRO em Horas e Percentagem (%)
Após a operação de soldadura, as peças são transportadas para o tratamento térmico, tendo este capacidade para tratar as peças soldadas, não contribuindo, assim, para a acumulação de stock entre estes processos.
Outra causa para o aparecimento de stock é paragem para manutenção programada. A paragem das linhas de maquinação ocorre à sexta-feira no turno da tarde, enquanto que a soldadura continua a laborar. Por outro lado, a soldadura tem as paragens para manutenção programada na sexta-feira de manhã. Todas as paragens têm uma duração de 4 horas. Desta forma, é possível verificar que durante as 4 horas vão-se acumular cerca de 1400 peças maquinadas. Contudo, como a soldadura não apresenta um tempo de ciclo suficiente para escoar o stock gerado durante as paragens para manutenção programada, vai se gerar um stock de 1400 peças que terão de ser escoadas durante o fim-de-semana.
3.5.2. Propostas para diminuição do stock entre a maquinação e ilha de soldadura
Para reduzir a criação de stock devido a paragens por manutenção programada basta que se faça uma gestão das paragens das linhas de maquinação com a ilha de soldadura. O que acontece atualmente é a paragem total das linhas de maquinação enquanto que a soldadura continua a processar peças (Figura 58). Durante este período gera-se um stock de 1518 peças (Figura 59).
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Figura 58 Programação Paragens MPM
Figura 59 Quadro exemplificativo da criação de stocks
Para reduzir ou minimizar o stock que se vai criar devido às paragens para manutenção programada, basta realizar uma paragem sequencial das linhas de maquinação e de soldadura (Figura 60). Com esta gestão de paragens é possível reduzir o stock de 1518 peças para 1114 peças (Figura 61).
Figura 60 Nova proposta para Programação Paragem MPM
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Figura 61 Nova proposta de Quadro exemplificativo da criação de stocks
Desta forma é possível reduzir em 27% o stock gerado entre estes dois processos durante as paragens para manutenção programada. O fator que maior contribui para a existência de uma diferença de capacidade entre as linhas de maquinação e a ilha de soldadura deve-se ao tempo de ciclo da maquinação ser superior ao da soldadura, contudo a capacidade das 5 linhas é superior à da ilha de soldadura. Existe uma acumulação semanal de 12071 peças (Figura 62) que irão ser soldadas ao fim de semana, sendo a capacidade da soldadura durante esse período de 15238 peças.
Figura 62 Capacidade Semanal Maquinação e Ilha Soldadura
A solução proposta passa pela aquisição de uma nova ilha de soldadura, permitindo eliminar o stock e suprimir os turnos de fim-de-semana associados à laboração da ilha de soldadura. Assim, as 2 ilhas de soldadura passam a possuir capacidade para a maquinação (Figura 63). As produções das linhas de maquinação vão ser consumidas pelas duas ilhas de soldadura através de uma fila de espera em FIFO. A fila de espera terá um tamanho máximo de 1 carga para ser consumida pela ilha de soldadura.
Figura 63 Capacidade para 2 Ilhas de Soldadura
Esta solução implica um investimento de 1 milhão de euros para a compra e implantação da ilha de soldadura. O local proposto encontra-se na área disponível da maquinação dos pinhões loucos (Figura 64).
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Figura 64 Localização proposta para 2ª Ilha Soldadura
Esta solução tem um payback previsto de 10 anos, pois atualmente o setor ao laborar com os 2 turnos de fim de semana necessita de 4 operadores para realizar a produção necessária ao fim de semana. Nestes cálculos são imputados os custos associados ao operador da ilha de soldadura e o operador logístico que realiza o abastecimento dos crabots necessários à ilha de soldadura bem como o transporte das cargas entre a ilha de soldadura e o tratamento térmico, sendo que ao fim de semana laboram 2 equipas distintas (Figura 65).
Figura 65 Resultados obtidos
Localização Ilha Soldadura 2
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3.6. Sistema Pull entre a Maquinação da Peça Branca e o Tratamento
Térmico
3.6.1. Caracterização do Estado Atual da Gestão da Produção
A gestão da produção é atualmente feita através de um sistema MRP II (sistema push), ou seja, o responsável de produção faz diariamente uma gestão de pedidos de cliente bem como um levantamento físico do stock existente. É realizado uma lista de materiais de forma a garantir a produção de um determinado componente para uma dada referência de caixas de velocidade. Após ser efetuada a lista, Filme de Produção, com as necessidades por componente, é enviada via email para cada setor envolvido. Os setores que recebem esta informação são a maquinação da peça branca, a ilha de soldadura, o tratamento térmico, as linhas de retificação e as duas linhas de montagem de caixas de velocidades.
O filme de produção tem uma visibilidade de 3 dias firmes. Assim sendo, as caixas de velocidade a produzir e os seus componentes correspondem ao pedido firme dos clientes, existe um acréscimo de 2 dias de horizonte, que correspondem a 2 dias de previsão sobre os pedidos. Esta previsão de 2 dias pretende dar uma visibilidade a todos os processos quais as referências que serão produzidas nas linhas de montagem das caixas de velocidade, conseguindo assim uma gestão de produção mais simples e flexível. Este tipo de previsão no âmbito da Renault CACIA revela alguns problemas devido ao lead time do processo produtivo. O filme firme garante que a produção realizada até aos tratamentos térmicos corresponde ao filme firme do cliente, ou seja, corresponde às caixas de velocidade que o cliente vai realmente necessitar. Contudo, todos os processos a montante, ou seja, todas linhas de maquinação de peça branca, estão a produzir baseadas numa previsão de pedidos de cliente, que estão sujeitos a variações. Na Figura 66 é possível observar que no caso da Árvore Secundária o lead time do processo é de 3,7 dias, sendo o filme firme apenas de 3 dias, o que torna o processo de maquinação de peça branca um processo de risco elevado no que diz respeito à sua produção, podendo-se estar a produzir peças que não serão consumidas pelo cliente final.
Figura 66 Ilustração do Lead Time
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Existem alguns problemas associados à forma como a Renault CACIA gere a produção no sistema MRP II. Primeiramente, salienta-se o facto de o sistema de produção estar muito tenso. Ou seja, sempre que existem paragens de um determinado processo devido à falha de máquinas, falhas de abastecimento às linhas, ou até mesmo à deteção de problemas de qualidade que levem à quarentena de uma determinada carga para se realizar uma triagem, todos os processos a jusante sofrem a consequência de a carga não chegar no momento correto. Assim, o que era expectável sair da linha de maquinação, dos tratamentos térmicos ou linhas de retificação, pode não ocorrer, o que provoca alterações constantes do filme de montagem nas duas linhas de montagem de caixas de velocidade. Foi analisado o número de alterações que existe ao filme das linhas de montagem e às suas causas. Os dados podem ser observados na Figura 67.
Figura 67 Dados relativos às Mudanças de Filme de Montagem
Como é possível observar a situação tensa causada pela utilização de um sistema MRP II, leva a inúmeras mudanças ao filme das linhas de montagem. Outra das consequências de os processos estarem tensos é a falha no sequenciamento e na entrega dos pedidos ao cliente. É possível verificar que existe uma taxa de entrega ao cliente de apenas 61%. A existência deste tipo de sistemas provoca, também, a criação de grandes quantidades de stock antes da linha de montagem, uma vez que a natureza do sistema MRP II é push. É importante salientar que este stock acumulado, em média de 60 000 peças, não garante a existência das referências necessárias na devida quantidade para que haja o cumprimento do filme de montagem das duas linhas de montagem de caixas de velocidades. Também é importante realçar que ao longo da semana o stock acumulado antes das linhas de montagem de caixas de velocidade vai diminuindo uma vez que existe uma maior taxa de consumo por parte das duas linhas quando comparada com a taxa de reposição de todos os processos a montante (5 linhas de retificação de componentes). Deste modo, podemos verificar que no final de cada semana a quantidade de peças diminui de 60 000 para 35 000, em média (Figura 68).
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Figura 68 Evolução do stock Picking ao longo de 10 dias
O problema acima mencionado, exige por parte dos gestores de produção uma contagem permanente de peças, de forma a garantir a chegada das mesmas para serem consumidas nas linhas de montagem. Tal como também, foi descrito acima o problema agrava-se ao longo da semana, sendo que na sexta feira este problema torna-se evidente, existindo uma gestão permanente de prioridades de peças à entrada dos tratamentos térmicos, das ilhas de granalhagem, da fosfatação e também das linhas de retificação. Para além disto, existem diversas peças em espera para iniciar os processos relativos ao tratamento térmico, sendo colocadas em espera, e não existindo o cumprimento do FIFO (First In First Out). A existência de grande diversidade de componentes que constituem uma determinada referência de caixa de velocidades permite que este facto ainda seja mais acentuado. É possível verificar na Figura 69 que existem componentes de caixas de velocidade, tais como a Árvore Primária e as Coroas do Diferencial, com 12 diversidades. Atualmente são produzidas 35 referências de caixas de velocidades.
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Figura 69 Diversidade de peças utilizadas na produção de caixas de velocidades
3.6.2. Estudo Sistema Kanban entre Maquinação Peça Branca e Tratamento Térmico
Atualmente existem duas zonas de stock entre a maquinação da peça branca e os tratamentos térmicos. A primeira zona de stock encontra-se entre as linhas de maquinação e a ilha de soldadura (Figura 70). O stock armazenado nesta zona é um stock pouco controlado, uma vez que, devido à natureza do sistema MRP II aliado a um filme de produção firme de apenas de 3 dias e tendo em conta que o lead time do processo é superior a 3 dias, a produção das ilhas de maquinação, por vezes, não corresponde ao pedido do cliente. Desta forma, o stock entre os 2 processos referidos é gerido através de prioridades o que levanta problemas evidentes no cumprimento do
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FIFO e aumenta o risco de problemas de qualidade, uma vez que sem tratamento térmico as peças estão sujeitas a oxidação.
O segundo stock existente, é um stock localizado antes da máquina de lavar que antecede os fornos de tratamento térmico e têmpera. Este stock também é gerido com recurso a gestão de prioridades, existindo sempre a necessidade de realizar uma gestão de produção diária, com grandes oscilações devido a causas como a não qualidade, as paragens na maquinação, na soldadura ou até mesmo a paragem dos fornos para manutenção.
Figura 70 Ilustração do Fluxo Atual entre a Maquinação e o Tratamento Térmico
Para passar de um sistema push, associado ao MRP II, para um sistema pull, a ferramenta utilizada como forma de sincronizar estes dois processos é o Kanban. O Kanban, proposto, terá como stock estratégico o stock antes da máquina de lavar dos tratamentos térmicos. Este stock permitirá ter as referências em stock controlado, prontas a serem consumidas pelo processo cliente. Desta forma, toda a programação da maquinação da peça branca será imposta pelo consumo dos tratamentos térmicos que, por sua vez, corresponde ao pedido de produção para as linhas de montagem.
Na Figura 71 é possível visualizar o novo fluxo de peças entre a maquinação de peça branca e a ilha de soldadura. A programação deixará de ser efetuada através da gestão de prioridade e será feita com recurso a uma fila de espera em FIFO.
Nas linhas de maquinação, tais como a das árvores primárias, a das árvores secundárias, a das coroas do diferencial e a do pinhão fixo de 5ª, as peças serão transportadas diretamente para o stock estratégico, também denominado supermercado. No caso do pinhão louco de 5ª e do pinhão louco de 3ª as peças serão transportadas para uma fila de espera em FIFO antes de dar entrada nas linhas de maquinação específica para o crabot. Posteriormente, todas as peças mencionadas serão transportadas para o supermercado. Através dos métodos mencionados acima é possível reduzir o stock entre estes dois processos, reduzir o risco de problemas de qualidade e reduzir a taxa de incumprimento com o cliente.
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Figura 71 Ilustração do Fluxo Proposto entre Maquinação e Tratamento Térmico
A implementação do sistema kanban entre estes dois processos tem por base um ciclo entre o stock estratégico antes do tratamento e o início de cada linha de maquinação. O ciclo terá os seguintes passos (Figura 72):
(1) Pedido Tratamento Térmico (Etiquetas); (2) Colocação das etiquetas no quadro de acumulação; (3) Acumulação até ao tamanho fixo do lote de produção; (4) Envio das etiquetas para o Quadro de Sequenciamento/Ordenação nas linhas de
Maquinação; (5) Etiqueta dá entrada no Supermercado.
Figura 72 Ciclo relativo ao Sistema Kanban
O Sistema Kanban a implementar apresenta algumas diferenças no seu conceito quando comparado com os sistemas Kanban clássicos. Este sistema tem um lote fixo de
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produção, enquanto que nos sistemas tradicionais o lote de produção varia consoante o consumo da peça. Por outras palavras, não existe um lote de produção fixo gerado no quadro de acumulação, mas sim um nível de stock que vai despoletar o lançamento de um determinado número de etiquetas. Este número de etiquetas, varia consoante o consumo de um dado produto. O consumo pode variar em quantidade e rapidez relativamente ao previsto, levando a um lote de produção maior de forma a garantir o stock necessário no supermercado e o stock de segurança. Neste tipo de sistema Kanban as etiquetas são enviadas para o quadro de acumulação, sendo acumuladas até atingir o número de etiquetas que correspondem ao lote fixo de produção, que neste caso é 10 vezes o tempo de mudança de série. Após este número ser atingido, as etiquetas correspondentes ao lote de produção são enviadas para o quadro de ordenação de uma determinada linha de maquinação. Após a saída dos carros da linha de maquinação, é colocada a etiqueta junto ao carro. Esta etiqueta vai acompanhar o carro com os componentes até ao supermercado. Ainda no quadro de ordenação, este apresenta um horizonte de visibilidade. Este, corresponde a uma quantidade de tempo que é definida durante a modelação do sistema industrial no programa Easy Kanban System (EKS). Este horizonte de visibilidade irá incrementar mais etiquetas no sistema, contudo, este aumento não tem impacto no stock médio existente em supermercado bem como em circulação entre os diferentes processos. Com esta ferramenta é possível perceber se a produção se encontra em avanço ou atraso, ou seja, sempre que o número de etiquetas corresponder a 20% do horizonte temporal de visibilidade definido, a produção encontra-se em avanço. Por outro lado, se o número de etiquetas presente no quadro de ordenação for superior em 20% do horizonte temporal de visibilidade definido a produção encontra-se em atraso (Figura 73). Desta forma, o gestor da linha de produção consegue gerir e preparar de uma forma mais eficiente todos os processos associados à mudança de série, bem como lidar de forma mais adequada com o aumento inesperado da procura, podendo prever a necessidade de trabalhar horas extra, ou mesmo subcontratar algum serviço para garantir a produção necessária e assim cumprir com os pedidos do cliente.
Figura 73 Horizonte de Visibilidade
Quando existe a necessidade de produção de determinado componente que não se encontra comtemplado no stock estratégico, existe a opção “Make to Order”.
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Por outro lado, quando existe um pedido com elevada quantidade de um determinado produto estando ele contemplado, ou não, no supermercado, a forma de gestão proposta denomina-se por Avanço de Produção Autorizado (AVP). Este tipo de gestão permite realizar um nivelamento da produção, ou seja, ao invés de existir um pico de produção de um dado produto, as AVPs vão sendo inseridas nos quadros de ordenação kanban em FIFO e empurradas ao longo do processo produtivo, com o lote fixo de produção determinado para essa referência. Deste modo, é possível diminuir as perdas de flexibilidade produtiva e aumentar a garantia de entrega de um determinado produto ao cliente no tempo esperado.
Foi utilizada uma análise ABC para determinar quais os componentes que vão fazer parte do lote que estará contemplado no supermercado. Para que um componente seja inserido no supermercado tem de estar em categoria A, sendo que esta categoria representa 80% do consumo de uma dada família de componentes. A categoria B representa 15% de uma dada família podendo, ou não, entrar para o supermercado. A decisão de entrar ou não entrar para supermercado vai depender de cada caso, tendo por base um critério transversal, como o tempo de mudança de série, a taxa de capacidade do processo e o espaço disponível para realizar o stock dos carros. Os componentes que representam apenas 5% do consumo médio diário vai para “Make to Order”. Na Figura 74 encontram-se todos os componentes e a sua classificação ABC.
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Figura 74 Classificação ABC relativa aos componentes das Caixas de Velocidade
Foi utilizado o programa Easy Kanban System (EKS) para desenvolver todo o sistema kanban, onde foram colocados os seguintes dados:
Tempo Ciclo;
Rendimento Operacional (OEE);
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Lote Fixo de Produção;
Quantidade por embalagem;
Tipo de embalagem;
Tempo em fila de espera;
Tempo de mudança de série;
Consumo Médio Diário;
Lead Time 1ª peça do início ao fim da linha de produção;
Horizonte de visibilidade do quadro de ordenação;
Pedidos de cliente;
O lote fixo de produção foi calculado da seguinte forma (Figura 75):
1. Introdução das diferentes referências por tipo de peça e o seu consumo médio diário;
2. Colocação dos tempos de mudança de série, tempo de ciclo da linha de maquinação associada, sendo que este tempo de ciclo foi calculado através de uma média ponderada. Como exemplo, no caso do pinhão louco de 2ª este, pode ser maquinado na linha Flex1 e na linha PL1/2, sendo que existe uma maior quantidade produtiva do pinhão louco de 2ª na linha Flex1 do que na PL1/2.
3. Colocação da quantidade de transporte (UC) no final de cada linha e Rendimento
Operacional associado a cada linha (RO). Aplicou-se o mesmo critério para o cálculo do RO, sendo realizada uma média ponderada para chegar ao valor adequado;
4. O cálculo do lote de produção teórico será sempre igual a 10 vezes o tempo de mudança de série de cada linha de maquinação. Como o lote de produção teórico não corresponde ao lote de transporte, sendo este o constrangimento do processo, é necessário transportar essa quantidade fixa por referência, devido às especificações dos fornos de tratamento térmico. Para garantir que o tratamento é uniforme para todas as peças e ao longo da peça, é necessário assegurar que o lote de transferência corresponde à carga do forno;
5. O lote de produção escolhido vai variar por referência, sendo a escolha efetuada com
base em 2 fatores:
Se tempo de stock no supermercado for inferior a 30% do consumo médio diário, o lote de produção deve aumentar até este valor ser atingido.
Se lote de produção for inferior ao lote de produção teórico, o lote de produção é aumentado até igualar o lote de carga dos tratamentos térmicos.
Figura 75 Exemplo de cálculo Lote Fixo Produção
Após a introdução de todos os dados no programa, foram calculadas as margens de segurança para a variação do consumo segundo a dispersão da Lei de Poisson. O cálculo é efetuado automaticamente pelo software, sendo apenas necessário definir o grau de confiança que se pretende. Para o supermercado entre a maquinação de peça branca e os tratamentos térmicos foram consideradas como segurança, 80% da variação dos pedidos de cliente. Ou seja, as margens de segurança geradas apenas vão garantir que estão em supermercado 80% da variação dos pedidos.
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Foi, apenas, considerada 80% da variação dos pedidos do cliente, devido ao facto de ao longo dos restantes processos se criarem outros pontos para supermercado. Por este motivo, o processo está protegido em vários locais estratégicos. Assim, os dois locais definidos para criação dos novos supermercados serão após a fosfatação e antes das linhas de montagem de caixas de velocidades. No supermercado localizado depois do processo de fosfatação, existe, também, uma taxa de proteção para a variação de cliente de 80%. No entanto é de salientar que o supermercado antes da linha de montagem apresenta uma proteção de 95% para a variação dos pedidos de clientes (Figura 76).
Figura 76 Margens de Segurança para Variações nos Pedidos dos Clientes
4. Discussão e Resultados A automatização dos fluxos entre a maquinação da peça branca e os tratamentos
térmicos apresentou uma total redução de empilhadores nas instalações fabris, o que representa uma clara redução do risco de acidentes graves relacionados com a circulação dos mesmos. A automatização da carga e descarga das matérias primas nas linhas de maquinação, a recolha automática entre o final de cada linha de maquinação até à zona de transferência de peça branca e da mesma até ao tratamento térmico, inclusive a descarga no edifício dos fornos de tratamento térmico, permitiu a poupança correspondente a 1 MOD (mão de obra direta). A diferença entre o custo fixo do AGV exterior e o MOD representa um ganho anual de 10600 euros, sendo a garantia do equipamento de 5 anos. Outra vantagem na utilização do AGV foi ao nível da estratégia de aluguer do equipamento, com um custo de 600 euros mensais por AGV, permitindo a renovação da frota de AGVs, sempre que necessário, sem qualquer custo adicional. Contudo, existe uma clara perca de flexibilidade no que diz respeito à utilização deste tipo de equipamentos quando comparados com a utilização de colaboradores. Depois da implementação de todos os circuitos AGV deixou de se ter 4 circuitos realizados por empilhadores passando-se a ter 4 circuitos realizados com AGV. É importante referir que existem alguns pontos que têm de ser tidos em consideração no que diz respeito às vantagens da aplicação de sistemas automatizados de transporte, nomeadamente sistemas AGVs. Ao longo da implementação do projeto foram visíveis alguns problemas deste tipo de sistemas:
Perdas das TAGS RFID;
Linhas magnéticas danificadas;
Pedidos de abastecimentos por desligar;
Falta de rugosidade do piso, que provoca derrapagens dos AGVs;
Perda do circuito por parte dos AGVs.
Grande parte dos problemas deve-se à falta de manutenção dos sistemas de AGV. Existem TAGS que deixam de funcionar, ou até mesmo desparecem devido a ações de limpeza que ocorrem no chão de fábrica. As linhas de fita magnética sofrem desgaste devido à passagem de outros meios de transporte como charlattes ou empilhadores, e até mesmo os utensílios e detergentes utilizados para limpeza do chão. Todos estes fatores fazem com que os AGVs percam o circuito. Com o aumento da frota de AGVs na fábrica torna-se importante a existência de uma equipa dedicada para realizar todas as operações de manutenção das estruturas associadas aos mesmos. É de realçar, que em
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ambientes industriais onde o óleo de corte está presente no chão de fábrica, deve-se implementar um chão rugoso para que os AGVs não sofram derrapagens, ou até mesmo dificuldade em arrancar quando estão sobre carga.
Com a uma nova gestão no que diz respeito à programação das paragens para manutenção programada é possível reduzir em 27% o stock gerado durante estas paragens que ocorrem todas as semanas.
A implementação do sistema kanban tem diversas vantagens quando comparada com a forma atual da fábrica realizar a gestão da produção através de um sistema MRP II. Vai deixar de existir a necessidade de se realizar a contagem diária dos stocks ao longo do processo de forma a garantir que existem as peças certas para realizar a montagem das caixas de velocidade que o cliente solicita. Isto tem uma implicação direta no nível de stress associado à função de gestor de produção. Com o sistema kanban a contagem dos stocks é bastante mais simples, uma vez que corresponde à diferença entre o número de etiquetas em sistema e as etiquetas que se encontram em quarentena. Por outro lado, se for necessário realizar uma contagem física do stock não existirá a necessidade de se averiguar todo o processo produtivo à procura das peças, sendo apenas necessária a deslocação à localização definida para o stock.
Os resultados obtidos relativos ao lead time, bem como a valorização do stock
pode ser observado na Figura 77.
Figura 77 Resultados relativos ao Lead Time nos cenários com e sem Kanban
No cenário com a implementação da segunda ilha de soldadura trabalhando sem kanban é alcançável uma diminuição média de 12,4 horas no lead time, o que corresponde a uma redução média de 70% para o lead time atual.
Com a implementação do sistema kanban nem todas as peças vão diminuir o seu lead time, no caso do pinhão louco 3ª, 4ª, 5ª e o pinhão fixo 5ª o lead time aumenta. Tal facto, deve-se à forma como é gerida a produção. O sistema é empurrado, o que implica que as peças se encontrem em stock nos processos mais a jusante, o que representa custos adicionais no que diz respeito aos custos de stock. Na Figura 78 observa-se a valorização dos componentes nos diferentes estados do processo de produção. Através desta informação é possível prever que em todas as peças que são empurradas referidas acima, exista um aumento do custo em stock de 27%. Com os dados referentes ao lead time no cenário kanban, existe um aumento do lead time de apenas 25% para todas as referências de peças que se encontram no supermercado. Contudo, o que este estudo demonstra é que atualmente a Renault CACIA não tem a quantidade de stock adequada, nem as peças corretas em stock para corresponder a uma taxa de serviço que vá ao encontro das expectativas do cliente, sendo a taxa de cumprimento atual de apenas de 61%. Com o sistema kanban é possível
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aumentar a taxa de serviço ao cliente de 61% para 95%, aumentado o nível de stock entre a maquinação de peça branca e tratamento térmico em apenas 25%, sendo que este aumento de stock representa uma diminuição dos custos em stock de 11% comparado com os custos dos stocks atuais.
Figura 78 Valorização das Peças
Para corroborar a implementação deste tipo de sistema, no dia 6 e 7 de fevereiro de 2019 (Figura 79) ocorreu uma mudança do filme de montagem devido à falta da referência correta do pinhão louco de 5ª, sendo que nesse dia, a contagem de stock físico indicava que existiam 5024 peças antes da linha de montagem. Ou seja, existiam peças em stock que não correspondiam às peças necessárias para cumprir com o filme de montagem. Para além da mudança do filme de montagem, estas peças representavam 18588 euros em stock parado e desnecessário. Este caso vem comprovar a importância de existirem stocks controlados ao longo do processo de produção, bem como a necessidade destes stocks funcionarem em sistema pull.
Figura 79 Análise das causas de mudança do filme de montagem
Os resultados obtidos mostram que com o sistema kanban, no caso do pinhão louco 1ª e 2ª, Árvore Secundária e Árvore Primária, o lead time é reduzido em média 70%, sendo que parte deste lead time é stock controlado.
5. Conclusões e Trabalho Futuro
A importância dos fluxos de material e dos fluxos de informação no seio das organizações tem vindo a aumentar de forma bastante considerável, uma vez que, em grande parte dos casos estes fluxos estão associados a atividades de que não acrescentam valor. Esta relevância ao nível dos fluxos deve-se ao grande know-how a nível da produção, relativo às exigências de qualidade do ramo automóvel em Six-Sigma (99,9%). Desta forma, surge a necessidade de aliar ao conhecimento profundo de
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produzir com a qualidade desejada, o conhecimento de como produzir de uma forma mais eficiente e eficaz.
Tendo a Renault CACIA esta visão, foi criado o projeto que se descreveu, cujos objetivos foram o de retirar os empilhadores das zonas de produção utilizando meios de transporte automáticos, neste caso os AGVs, e o de implementar um novo sistema de produção e gestão de informação mais simples, célere e competitivo que visa o aumento da taxa de cumprimento dos pedidos de cliente.
Além das vantagens associadas à diminuição do risco de acidentes nas zonas de produção e à introdução de fluxos automatizados quer no abastecimento de matéria prima quer com o transporte do WIP entre os diferentes processos, estas soluções permitem melhorias a nível económico, uma vez que o custo fixo de aluguer de AGVs é bastante inferior aos custos fixos associados à mão de obra direta imputada às atividades de não valor acrescentado.
Com a aplicação do sistema kanban, a Renault CACIA é capaz de resolver o problema associado ao lead time do processo ser superior ao filme firme de produção, permitindo, assim, ter os stocks dimensionados para garantir uma taxa de entrega ao cliente de 95% ao invés de 61%. Ainda assim, esta ferramenta permite agilizar a gestão do processo industrial, a standarização de locais específicos para os stocks associados aos supermercados e diminuir o sentimento de stress associado à gestão de um sistema push. Permite, também, facilitar a gestão operacional associada às mudanças de série para diferentes componentes, através do horizonte de visibilidade imprimida pelo sistema kanban de prioridades. No entanto, verifica-se que existe um aumento do lead time, pois sendo o objetivo aumentar a taxa de cumprimento de pedidos do cliente de 61% para 95%, é necessário aumentar os stocks para satisfazer a procura.
Este tipo de sistema também possibilita o aumento da reatividade aos pedidos dos processos clientes, nomeadamente entre a maquinação e tratamento térmico, sendo apenas necessário o tempo de transporte das peças entre os processos para se realizar a entrega. Note-se que no sistema MRPII, o tempo de reatividade é superior e corresponde ao somatório do tempo de mudança de série, tempo de produção do lote e de transporte do mesmo até aos tratamentos térmicos.
Em suma, com este projeto conseguiu-se mostrar que mesmo com o aumento do stock entre a maquinação e o tratamento térmico a valorização do stock é inferior, mudando o paradigma de que o aumento do lead time é uma desvantagem, ou seja, para garantir que existe um cumprimento dos pedidos dos clientes e consequentemente aumento da sua satisfação, é necessário dimensionar os stocks de forma correta, podendo também facilitar a gestão interna da produção.
Para trabalho futuro, um dos temas que seria interessante analisar seria a utilização da ferramenta SMED (Single Minute Change of Die) para flexibilizar a produção da Renault CACIA, estudando o impacto que esta implementação teria no tamanho dos lotes de produção, no tamanho dos lotes de transferência e na diminuição do lead time.
Seria também relevante desenvolver um estudo que avalie as condições que permitem que a Renault CACIA venha a diminuir os stocks criados para o sistema kanban de forma a realizar uma sincronização da produção num sistema Just-in-Sequence, o que implica uma melhor sincronização, isto é, uma diminuição da dimensão dos stocks entre processos.
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