REDUÇÃO DOS TEMPOS DE SET-UP ATRAVÉS DOS CONCEITOS DE SINGLE MINUTE EXCHANGE DIE (SMED)

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1 REDUÇÃO DOS TEMPOS DE SET-UP ATRAVÉS DOS CONCEITOS DE SINGLE MINUTE EXCHANGE DIE (SMED) Felipe Jorge Demartini (UNISINOS) Fernando Elemar Vicente dos Anjos (UNISINOS) Andre Ramos dos Santos (UNISINOS) Este artigo apresenta um caso onde se busca a redução dos tempos de set-up de um processo produtivo. Para esta redução de set-up se utilizou parte da filosofia do Single Minute Exchange Die (SMED). No referencial teórico apresentam-se concceitos de SMED, trabalho combinado ou operação padrão e Kaizen. Os resultados apuram um set-up realizado simultaneamente por dois operadores, mas como as suas cargas de trabalho estavam desbalanceadas, então se utilizou um método de combinação de trabalho para balancear as atividades dos dois operadores. Palavras-chaves: Set-up, Single minute exchange die, kaizen, combinação de trabalho, método.

2 1. Introdução O mercado está com uma competitividade crescente, ano após ano, e se baseando nisto as empresas buscam a redução dos custos dos seus processos para se manterem competitivos no mercado. A Toyota desenvolveu o Sistema Toyota de Produção, onde todo o sistema de manufatura esta baseado no processo de eliminação das perdas do processo produtivo. Segundo Shigeo Shingo (1996) ele nomina as perdas do processo produtivo em sete perdas: a) Perdas por superprodução: que se refere à produção de itens acima do necessário ou antecipadamente. A superprodução é considerada a perda mais comprometedora, porque tendem a mascarar outras perdas (ANTUNES Jr., 1998), de outra forma, esta perda trabalha com níveis elevados de estoque e esconde os problemas do processo. b) Perda por Transporte: Tem como foco a movimentação de materiais, que não agregam valor ao produto. Busca-se a completa eliminação desta perda, usando, por exemplo, reorganização do layout, e em alguns casos até a mecanização se necessário. c) Perdas no processamento: Correspondem as atividades fabris desnecessárias para que o produto atinja a qualidade esperada pela empresa e pelos clientes. d) Perdas por fabricação de produtos defeituosos: Tem como meta a eliminação da fabricação de produtos com defeito ou fora das especificações. Esta perda deve ser atacada através da melhoria da confiabilidade do processo e na rápida solução dos problemas que surgirem. e) Perdas no movimento: Tem relação com a movimentação na execução das atividades, buscando a eficiência da operação. f) Perdas por espera: São constituídas principalmente por maquinário e operadores ociosos. As perdas podem ser por tempos elevados de preparação, falta de sincronização da produção e falhas não previstas (ANTUNES Jr., 1998). g) Perdas por estoque: Perdas que ocorrem pelos custos financeiros de se manter altos índices de estoque, ainda custos por obsolescência, as empresas devem buscar manter níveis mais baixos possíveis de estoques. Para a eliminação ou a redução destas perdas, a Toyota além de desenvolver a filosofia do pensamento enxuto, ela desenvolveu ferramentas para a eliminação destes desperdícios. Segue as principais ferramentas abaixo: a) Trabalho Padronizado: Busca realizar a padronização das atividades de um colaborador, baseados em seqüência padronizada de atividades e tempo de referencia. b) SMED (Single Minute Exchange Die) Busca a redução dos tempos de set-up baseados na padronização dos mesmos. c) Manutenção Produtiva Total Busca planejar a estratégia de manutenção da empresa de acordo com a estratégia de negocio, sempre com foco nas restrições do sistema 2

3 d) Kaizen São projetos realizados com o foco da redução de desperdícios. Podem ser desenvolvidos em ma pequena área ou até mesmo um grande projeto por um grupo grande de colaboradores e) 5S Busca e redução do desperdício através da redução dos tempos de procura de algo, alguma coisa ou alguma ferramenta. Este artigo apresenta um caso onde se busca a redução dos tempos de set-up de um processo produtivo. Para esta redução de set-up se utilizou parte da filosofia do Single Minute Exchange Die (SMED). Este set-up é realizado simultaneamente por dois operadores, mas as suas cargas de trabalho estavam desbalanceadas, então se utilizou um método de combinação de trabalho para balancear as atividades dos dois operadores. 2. Referencial Neste referencial são explicitados conceitos de SMED, trabalho combinado ou operação padrão e Kaizen, que servirão de base para o entendimento do caso apresentado. 2.1 Single Minute Exchange Die (SMED) De acordo com Owen et al., (2007), nas últimas décadas tem-se concentrado muito a atenção no desempenho de transição, reconhecendo que tem de reduzir as perdas de mudança nos ambientes de produção, a fim de permanecerem competitivas, analisando a complexidade do problema de transição e ao alcance das possibilidades de melhoria diversas que normalmente estão presentes. Estas perdas por mudança podem ser minimizadas, alavancando a capacidade de mudança rápida, que é amplamente reconhecida como um requisito essencial para o lote de fabricação flexível, ágil e pequeno. Sua importância na customização em massa é reconhecida, onde as perdas mínimas devem ser efetuadas como interruptores da fabricação entre diferentes produtos (McINTOSH, OWEN, CULLEY, MILEHAM, 2007). Para se obter esse lote de fabricação flexível e pequeno é necessário a otimização dos tempos de setup, de forma que se torne viável a mudança de produtos e lotes na fábrica. Shingo (1996) define operações de setup como sendo uma preparação antes e depois das operações, tais como o próprio setup da máquina, remoção e ajuste de matrizes, ferramentas e etc. As operações de setup podem ser divididas em dois tipos, segundo Shingo (1996) e Cakmakci (2009); a) Setup Interno: Operações que somente podem ser executadas quando a máquina estiver parada. b) Setup Externo: operações que devem ser executadas enquanto a máquina estiver executando uma operação. O método SMED tem como objetivo principal a redução dos tempos que não são produtivos gastos na preparação da máquina para mudança de lote e a mesma deve ser executada em menos de 10 minutos, segundo Cakmakci e Karasu (2007). Na figura 1 abaixo, proposta por Madegan et.al., (2006), pode-se vislumbrar as vantagens do uso do SMED: 3

4 Figura 1 Impacto do SMED na competitividade da empresa. Fonte: Madegan et.al. Para o uso do SMED é necessária a realização de três etapas: Primeiro deve-se estudar o processo e classificar as operações em setup interno e externo, segundo transformar as operações de setup internas para externas e por fim racionalizar todos os aspectos das operações de setup, Cakmakci e Karasu (2007). A primeira etapa é de suma importância para o uso do SMED, em geral conforme Shingo (1996) os tempos de setup podem ser reduzidos de 30 a 50% do tempo total de setup. A segunda etapa, transformar setup interno em externo, pode ser executada utilizando técnicas para análise e solução de problemas, bem como com o auxilio da filmagem da operação para estudo e projetos estatísticos de experimentos objetivando a determinação dos ajustes ótimos dos equipamentos, segundo Madegan et.al., (2006). Segundo Shingo (1996 e 2000) e Madegan et.al., (2006) este é o princípio mais poderoso no método SMED e aponta outros métodos que podem auxiliar na mudança dos setups: a) Usar ferramentas pré-montadas, permitindo que uma unidade completa seja fixada na máquina. b) Preparar de forma antecipada as condições de operação, como temperatura e pressão. c) Padronização das funções. d) Utilizar guias intermediárias, para fixação e ajuste de ferramentas. A terceira etapa consiste em racionalizar todos os aspectos das operações de setup, os esforços devem ser focados na racionalização de cada elemento da operação de setup, conforme Madegan et.al., (2006), ainda implementar o máximo possível de operações em paralelo, utilizar fixadores funcionais, eliminar os ajustes e pr fim mecanizar o que for possível da operação de setup, conforme afirmam Cakmakci e Karasu (2007) e Shingo (2000). Essa forma de gestão Japonesa ou também conhecida por Japanese Management Systems (JMSs) têm atraído um grande número de empresas que adotam os sistemas de sucesso das corporações japonesas, segundo Bhatt e Subashbabu (2006). 4

5 2.2 Trabalho combinado XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO O trabalho padronizado ou operação foi um conceito desenvolvido por Ohno quando trabalhava na empresa Têxtil da Família Toyoda que futuramente originaria a Toyota Motor company. Segundo Ohno (1997, p.41) as folhas de trabalho padrão e as informações nelas contidas são de suma importância para o funcionamento adequado do Sistema Toyota de Produção, onde através do seu uso e constante atualização há um processo de redução do desperdício, examinando os recursos disponíveis, reagrupando máquinas, melhorando processos de usinagem, instalando sistemas autônomos, melhorando ferramentas, analisando métodos de transporte e por fim otimizando a quantidade de materiais disponíveis para processamento. Assim sendo a folha padrão combina eficazmente materiais, operários e máquinas para produzir de forma eficaz, sendo denominado por Ohno de trabalho combinado ou combinação de trabalho. Ainda segundo Ohno (1997), o trabalho combinado deve estar baseado em três elementos básicos: a) Tempo de ciclo: que pode ser definido como o tempo alocado para manufaturar uma peça ou unidade. O tempo de ciclo é determinado pela quantidade demandada e pelo tempo da operação. b) Seqüência do trabalho: que pode ser definido como a seqüência das operações necessárias para a produção, ou seja, a ordenação das operações realizadas por um operário. c) Estoque padrão: tem como referência o mínimo estoque em processo para que as operações continuem de forma normal. Segundo Edwards et. al., apud Antunes Jr. (1998, p.227), os principais objetivos do uso da Operação padrão são: a) Estabelecer um mecanismo que visa balancear as operações e ajustar a taxa de produção às demandas do cliente, semelhante ao tempo de ciclo proposto por Ohno (1997). b) Prover uma ferramenta visual que seja passível de ser utilizada para melhorar a produtividade, a qualidade e o tempo de resposta das operações realizadas, semelhante ao seqüenciamento de trabalho proposto por Ohno (1997). c) Criar um mecanismo ágil para comunicar os procedimentos de trabalho padrão e assegurar que o trabalho será executado da maneira mais eficiente possível. Nota-se que há semelhanças nos conceitos e procedimentos propostos, como resume Antunes Jr. (1998, p.227) a operação padrão objetiva balancear a carga de trabalho na manufatura, e ainda estabelecer uma seqüência de trabalho padronizado e controlar o inventário em processo. 5

6 A operação padrão tem como uma de suas metas a redução do número de trabalhadores necessários para as operações fabris, isso implica em atacar duas das sete perdas de forma enérgica, que são as perdas por espera e no movimento. Grande parte das variações ocorridas durante a manufatura provém exatamente das operações manuais e a combinação de trabalho visa reduzir a variabilidade dos sistemas produtivos via padronização de tarefas e treinamentos em padrões pré-determinados buscando a redução dos erros dos trabalhadores, segundo Antunes Jr (1998). 2.3 Kaizen e Evento Kaizen Kaizen significa melhoramento ou melhoria contínua. Segundo Imai (1994) o Kaizen é a melhoria contínua com envolvimento de todos os componentes de uma determinada organização, desde o chão de fábrica até a alta gerência. Conforme Araujo e Rentes (2006) existem dois níveis de kaizen (FIGURA 2): Kaizen de fluxo: Também chamado Kaizen de sistema, que enfoca no fluxo de valor, dirigido ao gerenciamento; Kaizen de processo: que enfoca em processos de forma individual, dirigido às equipes de trabalho e líderes de equipe. Figura 2: Tipos de Kaizen. Fonte: Rother & Shook apud Araujo e Rentes (2006.) Araujo e Rentes (2006) definem Evento Kaizen como sendo um tempo determinado dedicado a uma rápida implantação de um método ou ferramenta da manufatura enxuta, em uma área em particular e em um curto período de tempo. 3. Método O processo estudado foi um processo de laminação e um processo de tratamento térmico de uma empresa do ramo metal-mecânico situado no sul do país onde sua principal atividade é fornecer componentes para o mercado automotivo (FIGURA 3). Neste caso, a empresa tem o processo de laminação seqüencial o processo de tratamento térmico por indução. Neste caso estudado, o set-up dos dois processos tem que serem realizados simultaneamente porque algumas características do processo de laminação somente podem ser mensuradas no processo de tratamento térmico por indução. 6

7 LAMINAÇÃO TRATAMENTO TÉRMICO Figura3: Fluxo de produção dos recursos onde ocorre o set-up. Este processo trata-se de um processo intermediário de uma linha de fabricação de um componente automotivo, sendo que foi evidenciado que os processos posteriores estavam parando por falta de componentes e os processos anteriores estavam com os estoques em processo em grandes quantidades. Alem disto a empresa tinha como meta máxima perdas de 4% relacionadas a set-up, sendo que este processo estava apresentando 9% do seu tempo total disponível com tempo relacionados a set-up. Para este projeto se realizou uma atividade de kaizen com duração de uma semana, onde foram convidados colaboradores de varias áreas da organização para apoiar a atividade. Nesta semana se realizou a filmagem de 4 eventos de set-up e após as filmagens, se realizou a analise dos vídeos e se observou os dados que seguem no gráfico 1. Realizando atividades Esperando atividades Gráfico 1: Balanceamento dos operadores durante a atividade de set-up (tempos em minutos). 7

8 Com base nestes graficos, é possivel perceber que o operador A durante o set-up fica muito tempo parado esperando o operador B realizar algumas atividades. Durante o set-up que teve na média o tempo total de 151 minutos, o operador B ficou parado aguardando atividades 82 minutos. Comparando com o operador A, o operador B ficou trabalhando 54,3% do tempo total do set-up. Após estas constatações se realizou a analise do filme do que poderia ser realizado para reduzir os tempos de set-ups internos e balancear a carga de trabalho dos dois operadores durante o set-up. Neste projeto teria que reduzir o tempo total de set-up para atingir a meta da empresa de no máximo 4% de tempo perdido em set-up neste processo de 151 minutos para 67,12 minutos. Para a redução do tempo de set-up interno, se elaborou um procedimento de set-up externo, onde todas as ferramentas e os acessórios para o set-up são separados previamente antes de acabar o lote de componentes. Também foram elaborados novos dispositivos de fixação para dos ferramentais no processo de tratamento térmico. 4. Resultados Obtidos Após as ações implementadas, se obtém os seguintes resultados: Com o procedimento de separação dos materiais previamente (set-up externo) e a mudança do sistema de fixação dos grampos no processo de tratamento térmico, o processo de set-up teve uma redução de vinte minutos. Realizou-se a analise dos vídeos de set-up e se criou cenários com novas divisões de atividades entre os dois operadores, segue no gráfico 2 os balanceamentos da carga dos operadores durante o set-up. Realizando atividades Esperando atividades Gráfico 2: Balanceamento dos operadores durante a atividade de set-up (tempos em minutos). Após o novo balanceamento das operações de set-up, o tempo ficou em 67 minutos, ou seja, menor do que o target estabelecido pela empresa. Com este novo tempo de set-up, o tempo representará 3,99% do tempo total que a linha está disponível para produção, dentro da meta estabelecida pela organização. 8

9 Após este projeto nesta linha, os processos anteriores a laminação e ao tratamento térmico tiveram uma redução de inventário de 45% pelo aumento de disponibilidade destes recursos, e os processos posteriores tiveram uma redução de falta de peças em 80%. Além destes fatores já citados, esta linha teve uma redução nas suas horas extras de 35%, porque os problemas de set-up geravam uma CCR (Capacity Contraints Resourse), ou seja, gargalos temporarios na linha que necessitavam de horas extras para serem eliminados e a linha de montagem que recebe componentes desta linha teve uma redução de paradas por falta de componetes de 75% e uma redução de horas extras totais de 43%, porque parou menos por falta de componentes durante a jornada normal de trabalho. 5.Conclusão Após este projeto conclui-se que a utilização dos conceitos do SMED pode gerar uma grande redução de desperdícios dentro da organização. A utilização dos conceitos que esta ferramenta carrega apoiou-se nos fatores abaixo: Redução de lotes, onde esta linha gerava parada em várias linhas de montagem, agora com os tempos de set-up menores se conseguiu reduzir os lotes de fabricação, melhorando os abastecimentos da linha; Redução do inventário total em processo, onde este inventário reduziu porque os lotes de produção estão menores, tendo um tempo de resposta menor para as montagens. Por isso linhas de produção complexas, onde a fabricação ocorre a fabricação de um mix grande de componentes a utilização dos conceitos do SMED são de extrema importância para ter curtos lead times de fabricação e alto giros dos estoques. Quando o set-up acontece com um colaborador simultaneamente, a combinação de trabalho serve como apoio para criar uma sincronização entre as atividades dos colaboradores entre o set-up, claro que o tradicional é utilizar o trabalho padronizado baseado no takt time, mas neste caso o objetivo foi utilizar a ferramenta para reduzir ao máximo que um colaborador ficasse esperando parado o outro colaborador. Para a utilização de trabalho combinado no set-up, antes de tudo, é necessário antes realizar os conceitos do SMED, após os conceitos implementados, utilizar a filmagem de todo o set-up no mínimo três vezes e com isto coletar os tempos das atividades, simular as atividades e dividí-las para os colaboradores realizarem. A utilização do trabalho combinado para a realização de set-up foi de grande retorno para a organização e este mesmo conceito pode ser aplicado, tanto para set-up que é realizado somente por uma pessoa como set-up que são realizados por um grupo maior de pessoas. 9

10 Referências ANTUNES Jr., J.A.V. Em direção a uma teoria geral do processo na administração da produção: uma discussão sobre a possibilidade de unificação da teoria das restrições e da teoria que sustenta a construção dos sistemas de prdução com estoque zero. Tese (Programa de Pós-Graduação em Administração) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS, Porto Alegre, ARAÚJO, C.A.C.; RENTES, A.F. A metodologia kaisen na condução de processos de mudança em sistemas de produção enxuta. Revista Gestão Industrial, Escola de Engenharia de São Carlos, São Paulo, Brasil, v. 02, n. 02: p , BHATT, M.G.; SUBASHBABU, A. Identification of Linkages for Implementation of Japanese Management Systems in Indian Industries. Management of Innovation and Technology, IEEE International Conference, p CAKMAKCI, M.; Process improvement: performance analysis of the setup time reduction-smed in the automobile industry. International Journal Advanced Manufacturing Technolgy, Vol. 41: CAKMAKCI, M.; KARASU, M.K. Set-up time reduction process and integrated predetermined time system MTM-UAS: A study of application in a large size company of automobile industry. International Journal Advanced Manufacturing Technolgy. Vol. 33: MARDEGAN, R.; LOPES, P.; TRESISANE, R.B.; GUERRA, M. Estudo de Caso de Implementação de Troca Rápida de Ferramenta em uma Empresa Metal Mecânica. XXVI Enegep Fortaleza, Out McINTOSH, R., OWEN, G., CULLEY, S., MILEHAM, T. Changeover improvement: Reinterpreting Shingo's "SMED" methodology. IEEE Transactions on Engineering Management, Vol. 54 (1), p OWEN, G., CULLEY, S., REIK, M., McINTOSH, R. and MILEHAMA, T., Using Differing Classification Methodologies to Identify a Full Compliment of Potential Changeover Improvement Opportunities. Complex Systems Concurrent Engineering, Part 6, SHINGO, S. O Sistema Toyota de produção do ponto de vista da engenharia de produção. Bookman reimpressão 2007, SHINGO, S. Sistema de Troca Rápida de Ferramenta: uma revolução nos sistemas produtivos. Bookman,