REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

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2 Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) Divisão de Informação e Documentação Pereira, Anne Priscila Alves Um Método para a Formalização da Manufatura Digital no Planejamento de Processos de uma Fábrica / Anne Priscila Alves Pereira. São José dos Campos, f. Tese de mestrado Curso de Engenharia Aeronáutica e Mecânica, Área de Sistemas Aeroespaciais e Mecatrônica Instituto Tecnológico de Aeronáutica, Orientador: Prof. Dr. Jefferson de Oliveira Gomes. 1.Manufaturas; 2.Automação; 3.Planejamento de processos automatizados por computador; 4.Indústria automobilística; 5.Engenharia de produção. I. Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Divisão de Engenharia Mecânica. II. Um Método para a Formalização da Manufatura Digital no Planejamento de Processos de uma Fábrica. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA PEREIRA, Anne Priscila Alves. Um Método para a Formalização da Manufatura Digital no Planejamento de Processos de uma Fábrica f. Tese (Mestrado em Sistemas Aeroespacias e Mecatrônica) Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos. CESSÃO DE DIREITOS NOME DO AUTOR: Anne Priscila Alves Pereira. TÍTULO DO TRABALHO: Um Método para a Formalização da Manufatura Digital no Planejamento de Processos de uma Fábrica TIPO DO TRABALHO/ANO: Tese / 2012 É concedida ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica permissão para reproduzir cópias desta tese e para emprestar ou vender cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta tese pode ser reproduzida sem a sua autorização do autor. Anne Priscila Alves Pereira Rua André Osvaldo da Rosa, 120. Carianos. CEP: , Florianópolis SC annepriscila@uol.com.br

3 PROPOSTA DE UM MÉTODO PARA A FORMALIZAÇÃO DA MANUFATURA DIGITAL NO PLANEJAMENTO DE PROCESSOS DE UMA FÁBRICA Anne Priscila Alves Pereira Composição da Banca Examinadora: Prof. Dr. Anderson Vicente Borille Presidente ITA Prof. Dr. Jefferson de Oliveira Gomes Orientador ITA Prof. Dr. João Carlos Ferreira Espíndola UFSC Prof. Dr. Luís Gonzaga Trabasso ITA ITA

4 iii Dedico este trabalho ao meu amado marido José Trein Litaiff, minha fonte de motivação.

5 iv Agradecimentos Agradeço a Deus, o autor da vida, por seu amor, por tão grandiosas bênçãos concedidas e por me ajudar a vencer todos os meus desafios. Ao meu orientador, Professor Jefferson Gomes, pelos ricos conselhos, pela ajuda no meu crescimento profissional e acadêmico, por abrir as portas do CCM - ITA e por sua orientação. Ao meu amado José Trein Litaiff, por me apoiar nas minhas escolhas, pelos conselhos amigos, por me ajudar nas dificuldades, por fazer suas as minhas conquistas e por me fazer muito feliz. Aos meus queridos pais, Adelson e Christina, pelos seus esforços ao apoiarem minha educação e por torcerem pelo meu sucesso. À querida família Fonseca, Ivanilde, Elói, Marcus e Matheus, por me apresentar ao ITA, pelo carinho e por me acolher em sua casa. Aos meus irmãos, Patrick e Patrícia, por torcerem pelo meu sucesso. Aos colegas do CCM-ITA, da WHB e da Mercedes-Benz, pela troca de conhecimento e pela colaboração durante a realização deste trabalho. ITA. À Janete Guska, pela amizade e pelo auxílio nos tramites internos do CCM e do Ao ITA, pela oportunidade de desenvolvimento deste trabalho.

6 v "Não sabendo que era impossível, foi lá e fez." Jean Cocteau

7 vi Resumo A fim de superarem os desafios e permanecerem competitivas em meio ao turbulento mercado global, as empresas líderes de mercado estão implantando a manufatura digital em suas corporações. Para tanto, é necessário adequar os fluxos de atividades de planejamento, de forma que o uso das ferramentas digitais seja sistematizado e, simultaneamente, esteja alinhado com as necessidades corporativas. Este trabalho apresenta um método para a formalização do uso das ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos de uma empresa. Inicialmente, busca-se aperfeiçoar o fluxo de planejamento de processos, em seguida propõe-se o uso evolutivo das ferramentas e, por fim, os pontos de atenção durante a implantação são destacados. Para a verificação de sua aplicabilidade, limitações e resultados, o método proposto foi aplicado a uma empresa de manufatura do segmento automotivo, que está em processo de implantação das ferramentas de manufatura digital no seu planejamento de processos.

8 vii Abstract In order to overcome challenges and stay competitive in the turbulent global market, leading companies are implementing digital manufacturing. Therefore, it is necessary to adjust the planning activities workflow so that the use of digital tools is systematized and simultaneously aligned with the business needs. This thesis aims to present the development of a method for the standardization of the digital manufacturing tools in the process planning of a company. At the beginning, the method seeks to improve the process planning workflow, then proposes the evolutionary use of digital tools and, finally, highlights the points of attention during the implementation project. To investigate the applicability, limitations and results, the proposed method was applied to a company of the automotive segment, which is implementing digital manufacturing tools at its process planning department.

9 viii Lista de Ilustrações Figura 1.1 Limitações da Pesquisa Figura 2.1 Complexos do modelo de planejamento X. (Adaptado de SCHENK, et al., 2010) Figura 2.2 Desenvolvimento Contínuo do Produto, da fábrica e do Plano de Processos (Adaptado de CONSTANTINESCU, et al., 2009) Figura 2.3 Sistemas de Geração do Plano de Processos Figura 2.4 Formas de Geração CAPP. (KERRY, 1997) Figura 3.1 A manufatura digital integra a fábrica virtual e a fábrica real. (Adaptado de KUHEN, 2006) Figura 3.2 Manufatura Digital: Benefício e Esforço. (Adaptado de KUHEN, 2006) Figura 3.3 Principais funções da Manufatura Digital. (Adaptado de MILLER, 2006) Figura 3.4 Fases de implantação de Manufatura Digital de De Carli(2010) Figura 4.1 Fluxograma do Método de formalização do uso das ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos Figura 4.2 Fluxograma da Etapa 1 Análise do Modus Operandi Figura 4.3 Modelo do Fluxograma Figura 4.4 Modelo do Macro Fluxograma Figura 4.5 Fluxograma da Etapa 2 Aplicação das ferramentas de manufatura digital Figura 4.6 Modelo de tabela de aplicação das ferramentas de manufatura digital nas macro atividades de planejamento Figura 4.7 Fluxograma da Etapa 3 Definição do Modelo inicial Figura 4.8 Modelo de Checklist Figura 4.9 Fluxograma da Etapa 4 Proposta do modelo futuro Figura 4.10 Fluxograma da Etapa 5 Análise do Modelo Figura 4.11 A Matriz SWOT.(Adaptado de: KUAZAQUI et. al., 2005) Figura 5.1 Identificação da função e tipo de projeto no fluxograma Figura 5.2 Identificação dos componentes do fluxograma

10 ix Figura 5.3 Macrofluxograma C Figura 5.4 Ícones de identificação das ferramentas de manufatura digital Figura 5.5 Exemplo de uso dos ícones nos fluxogramas... 97

11 x Lista de Quadros Quadro 3.1 Priorização das fases de implantação de Manufatura Digital Quadro 3.2 Identificação e Priorização dos Fatores Críticos de Sucesso na Implantação de Manufatura Digital Quadro 5.1 Funções de Planejamento Quadro 5.2 Tipos de Projeto de Planejamento Quadro 5.3 Distribuição dos fluxogramas de planejamento Quadro 5.4 Literatura Consultada sobre Métodos de Planejamento de Processos Quadro 5.5 Literatura Consultada sobre Sistemas de Geração do Plano de Processos Quadro 5.6 Critérios de Comparação Quadro 5.7 Quadro Comparativo entre as formas de geração do Plano de Processos Quadro 5.8 Fontes de Informação sobre os aplicativos de software Quadro 5.9 Vantagens incorridas das alterações de sistema Quadro 5.10 Matriz SWOT do modelo de planejamento de processos com manufatura digital da Empresa A

12 xi Lista de Abreviaturas e Siglas AHP AIT BOM BOP CAD CAE CAPP CCM CIO EBOM EMPA EMPB ERP GEM ITA MBOM MES MRP PDM PLM SWOT TI TG Analitic Hierarchy Process Acessible Information Technology Bill of Materials Bill Of Processes Computer Aided Design Computer Aided Engineering Computer Aided Process Planning Centro de Competência em Manufatura Chief Information Officer Engineering Bill Of Materials Engenharia de Manufatura de Produtos A Engenharia de Manufatura de Produtos B Enterprise Resource Planning Grid Engineering for Manufacturing Instituto Tecnológico de Aeronáutica Manufacturing Bill Of Materials Manufacturing Execution System Manufacturing resource Planning Product Data Management Product Life Cycle Management Strenghts, Weaknesses, Opportunities and Threats Tecnologia da Informação Tecnologia de Grupo

13 xii Sumário Lista de Ilustrações... viii Lista de Quadros... x Lista de Abreviaturas e Siglas... xi 1. Introdução Motivação Objetivos Limitações da Pesquisa Proposta Metodológica Organização do Texto Planejamento de Processos Conceito de Planejamento de Processos Métodos de Planejamento de Processos Sistemas de Geração do Plano de Processos Manufatura Digital Conceito de Manufatura Digital Implantação de Manufatura Digital O Método Etapa 1 Análise do Modus Operandi Etapa 2 Aplicação das ferramentas de manufatura digital Etapa 3 Definição do modelo inicial Etapa 4 Proposta do modelo futuro Etapa 5 Análise do modelo Aplicação do Método e Análise Etapa 1 Análise do Modus Operandi Etapa 2 Aplicação das ferramentas de manufatura digital Etapa 3 Definição do modelo inicial... 94

14 xiii 5.4. Etapa 4 Proposta do modelo futuro Etapa 5 Análise do modelo Considerações Finais Cumprimento dos Objetivos Propostos Conclusões Sugestões para trabalhos futuros Referências Apêndice I. Questionário de Análise do Modus Operandi Apêndice II. Tabela de Aplicação das Ferramentas de Fábrica Digital Apêndice III. Checklist das Atividades de Manufatura Digital

15 14 1. Introdução 1.1. Motivação Com o objetivo de se manterem competitivas e sobreviver, as fábricas devem se adaptar constantemente ao turbulento mercado global, o qual tem exigido cada vez mais qualidade, produtos mais baratos, tempos menores de entrega, produtos customizados e rapidez no lançamento de novos produtos. A Engenharia de processos é o elo entre a Engenharia de Produto e a área de Produção, é ela a responsável por determinar os fluxos que transformarão o projeto do produto no produto real. Com isso, é necessário que as atividades e ferramentas de análise de processos e fluxos de materiais sejam sistematizadas. É neste contexto que as equipes de engenharia de processos precisam utilizar informações de maneiras simples, organizá-las de acordo com as etapas sequenciais do processo, e acessar dados atualizados que auxiliem as tomadas de decisões. As ferramentas de manufatura digital possuem soluções de gerenciamento de dados do processo e documentos para suportar as etapas de planejamento do processo, que são caracterizadas pelo dinamismo das modificações e gerenciamento complexo de informações. Além disso, com o uso de ferramentas digitais os custos e o tempo de planejamento são reduzidos, os erros de planejamento são identificados e corrigidos antecipadamente, bem como os investimentos em instalações produtivas são reduzidos. No novo paradigma da manufatura do ano 2020 sugerido pela Manufuture (2004), manufatura digital é definida como uma linha de pesquisa chave para a implementação da fábrica baseada no conhecimento. Ela será um elemento chave para a obtenção de

16 15 conhecimento do produto e do processo, ajudando a traduzir o conhecimento implícito para o conhecimento explícito. Em termos gerais, a manufatura digital é uma suíte de aplicativos de software para o gerenciamento de dados do produto e do processo e para a simulação do produto e do processo. De acordo com Chryssolouris, et al. (2009), esta suíte de tecnologias é altamente promissora para a redução do tempo e do custo de desenvolvimento de produtos bem como para identificar a necessidade de customização, aumentar a qualidade do produto, e para trazer respostas mais velozes ao mercado. No entanto, para alcançar os benefícios trazidos pela manufatura digital é necessário que o conceito esteja instalado adequadamente na empresa, o que não significa apenas instalar os aplicativos de software corretamente. Ter o conceito de manufatura digital instalado na empresa significa ter um fluxo de atividades de planejamento que sistematize o uso das ferramentas digitais e que esteja alinhado com as necessidades de abastecimento do banco de dados do novo sistema. De Carli (2010) define cinco etapas para a implantação de manufatura digital, nas quais ele aponta a necessidade de que os fluxos de planejamento atuais da empresa sejam alterados e adequados ao sistema de manufatura digital. Porém, alterar os fluxos de planejamento não é uma tarefa trivial, pois além da necessidade de se definir o novo fluxo, os planejadores já estão habituados com os sistemas existentes na fábrica e quebrar este hábito requer aceitação dos usuários, treinamento e adequação. De acordo com Dan Remenyi et. al. (2000), as distorções que ocorrem com a satisfação na implantação dos serviços de TI, como a manufatura digital, são denominadas gaps. Um dos gaps ocorre quando a entrega do serviço não é realizada com aderência e

17 16 coerência com a situação organizacional, seja por falta de preparação ou de tratamento adequado das variáveis, ou pela estratégia adotada não ser mais a adequada. Este trabalho apresenta um método para a definição do novo fluxo de planejamento de processos coerente com a situação corporativa, o qual traz estratégias para a melhor aderência dos usuários ao novo sistema de planejamento com manufatura digital. São duas as contribuições pretendidas com esta pesquisa. A primeira é a disseminação de informações sobre manufatura digital bem como as dificuldades e soluções relacionadas à sua implantação. A segunda contribuição está relacionada aos resultados práticos trazidos pelo método aqui apresentado, com o qual gestores poderão fundamentar o planejamento da implantação de manufatura digital em suas corporações. A principal motivação para a elaboração deste método foi o projeto cooperativo entre o CCM-ITA (Centro de Competência em Manufatura) e uma corporação de grande porte, multinacional e do segmento automotivo. O projeto constituiu em formalizar o uso das ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos desta empresa, com estratégias para que o novo fluxo de planejamento fosse aplicado pelos usuários do sistema Objetivos O objetivo geral deste trabalho é desenvolver um método para a formalização do uso das ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos de uma fábrica. específicos: Para a consecução do objetivo geral, são definidos os seguintes objetivos Aperfeiçoar os fluxos de planejamento de processos atuais; Identificar as etapas de uso das ferramentas digitais;

18 17 Definir um modelo de planejamento de processos contemplando as ferramentas de manufatura digital; Elaborar estratégias para a melhor adesão ao uso das ferramentas digitais pelos usuários do sistema; Levantar os pontos de controle durante o processo de implantação do novo modelo de planejamento de processos; Aplicar o método proposto para a formalização do uso de ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos de uma empresa de manufatura Limitações da Pesquisa Tal como será apresentado no Capítulo 4 Manufatura Digital deste trabalho, a manufatura digital possui um conceito amplo o qual envolve a engenharia do produto e a engenharia de processos. No entanto, o método sugerido neste trabalho contempla apenas a engenharia de processos (Figura 1.1), pois esta foi a necessidade apontada pela empresa do estudo de caso. Figura 1.1 Limitações da Pesquisa.

19 Proposta Metodológica Este trabalho trata do desenvolvimento de um método para a formalização do uso das ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos, o qual visa atender as necessidades para o uso adequado das ferramentas de manufatura digital. Para tanto, são definidas as seguintes ações: Desenvolver um embasamento teórico sobre Planejamento de Processos, buscando entender as funções do planejamento de processos, os métodos de planejamento de processos e as tecnologias para a geração do plano de processos, com o objetivo de verificar e comparar à tecnologia aplicada na empresa do estudo de caso realizado; Desenvolver um embasamento teórico sobre Manufatura Digital, buscando entender, primeiramente, qual o conceito desta tecnologia, suas funções e os potenciais benefícios do uso desta tecnologia. Em seguida, desenvolver um referencial teórico sobre a implantação de manufatura digital, com foco nos trabalhos de implantação já desenvolvidos, observando-se as principais etapas de implantação e os pontos de atenção para uma implantação de sucesso; Desenvolver um embasamento teórico sobre análise SWOT, com o objetivo de entender melhor esta técnica de análise de cenários e aplicá-la na análise do modelo de planejamento de processos proposto, e, assim, destacar os pontos de controle durante a implantação do novo modelo;

20 19 Aplicar o método proposto para a formalização do uso de ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos de uma empresa de manufatura; Analisar os resultados obtidos Organização do Texto Este trabalho é constituído de seis capítulos, que são brevemente descritos a seguir, com exceção deste primeiro que constitui a introdução. Capítulo 2 Planejamento de Processos- Apresenta a revisão teórica sobre os conceitos de planejamento de processos, métodos e sistemas para a geração do plano, relacionados aos objetivos deste trabalho. Capítulo 3 Manufatura Digital- Apresenta a revisão teórica sobre os conceitos de manufatura digital e aspectos sobre sua implantação. Capítulo 4 O Método - Descreve o método elaborado para a formalização do uso das ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos de uma fábrica; Capítulo 5 Aplicação do Método e Análise - Apresenta a aplicação do método, por meio de um estudo de caso realizado em uma empresa multinacional de manufatura do setor automotivo, e apresenta os resultados obtidos. Capítulo 6 Considerações Finais - traz as conclusões e comentários sobre os resultados apresentados, assim como as recomendações para futuros trabalhos.

21 20 2. Planejamento de Processos Para uma organização produzir um produto que atenda as especificações de projeto, a manufatura de cada componente do produto deve ser cuidadosamente planejada. No entanto, meramente garantir que o produto atenda as especificações de projeto e a qualidade desejada não é o suficiente. A manufatura de um produto deve ser maximizar o valor agregado e atender os prazos acordados. Desta forma, o planejamento de processos deve garantir que o produto seja fabricado com as especificações corretas, com o menor custo e no tempo certo (SCALLAN, 2003). Neste contexto, este capítulo apresenta a revisão teórica sobre planejamento de processos. Primeiramente, aborda-se o conceito de planejamento de processos, a suas funções e sua importância. Em seguida, apresentam-se os métodos de planejamento de processos encontrados na literatura científica e os sistemas de geração do plano de processos, com o objetivo de compará-los, no Capítulo 4 Aplicação do método, às práticas da empresa do estudo de caso, bem como com o objetivo de evidenciar os principais desafios do planejamento de processos. Este capítulo está dividido em três seções, a saber: Conceito de Planejamento de Processos; Métodos de Planejamento de Processos; Sistemas de Geração do Plano de Processos.

22 Conceito de Planejamento de Processos O planejamento de processo é uma atividade de ligação entre a Engenharia de Produto e a área de Produção, sendo que sua importância reside em ser via obrigatória no fluxo de atividades que determinam a produção de determinada peça ou bem, pois em qualquer empresa de manufatura é necessário planejar para produzir um bem. Scallan (2003) define planejamento de processos como o ato de preparar instruções detalhadas de trabalho para transformar a matéria-prima em produto acabado, o que inclui a seleção e o sequenciamento de processos e operações, a definição de máquinas e equipamentos entre outras atividades. De acordo com Groover & Zimmers (1988) o planejamento de processo em uma indústria diz respeito à definição dos parâmetros das atividades da manufatura a partir do desenho do produto e de restrições estratégicas da empresa e do mercado, tais como: necessidades de materiais, planejamento e cálculo de capacidade, informações para controle de fábrica, padrões de desempenho e rendimento etc. Isso se torna prático e opercional sob a forma de arranjos físicos de máquinas e da configuração de postos de trabalho, da estimativa de tempos padrões e de métodos, da avaliação de carga-máquina e da necessidade de compra ou substituição de equipamentos, da definição de parâmetros de processo como regulagens de máquinas, capacidade de um carregador e limites para estoques intermediários, entre outros, além de especificações de ferramental empregado, dispositivos e procedimentos para controle de qualidade. Araujo (1997) explica que a tarefa fundamental do planejamento de processos é executar o chamado Plano de Produção ou de Processo, que contém as descrições do processo completo de fabricação com as máquinas, operações, tempos padrão e ferramentas com as devidas regulagens.

23 22 Groover & Zimmers (1988) define três funções típicas do planejamento de processos: a determinação da sequência de operações, a determinação das condições apropriadas para o processo e a fixação dos tempos padrões. Melo (2003) afirma que devido à diversidade e ao volume das informações envolvidas nos planos de processo dos variados segmentos da indústria, cada empresa executa o seu plano da maneira que melhor lhe convém. No entanto, pode-se identificar na maioria dos planos dois conjuntos de informações comuns: Plano Macro e Detalhamentos das Operações. O Plano Macro determina a sequência de operações executadas em uma peça na sua fabricação, ele especifica a rota na qual a peça passa a ser fabricada. Este plano utiliza a carta analítica de processo para traçar o caminho que os componentes do produto irão passar, desde a entrada na empresa até a sua saída (MELO, 2003). Detalhamento das Operações é um plano com informações utilizadas pela área de manufatura para auxiliar na fabricação do produto (instruções e croquis para montagem de máquinas e do ferramental, lista de ferramentas instruções de qualidade etc.) (MELO, 2003). Nesta seção, verificou-se na literatura científica o conceito do planejamento de processos, sua função e sua importância dentro de uma corporação. A seguir, será apresentado, de acordo com a literatura científica, como o planejamento é realizado Métodos de Planejamento de Processos Nesta seção serão abordados métodos de planejamento de processos apresentados na comunidade científica. O objetivo é entender como o planejamento de processos é

24 23 realizado, identificar as etapas de planejamento e, posteriormente, no Capítulo 5 Aplicação do Método, compará-los ao método praticado pela empresa do estudo de caso. Na literatura científica é possível encontrar diversos métodos para o planejamento de processos. Estes métodos nem sempre são abordados como uma sequência de atividades, mas tão somente como atividades necessárias ao planejmento de processos. são: As principais atividades de planejamento apresentadas pela literatura científica i. Interpretação geométrica do desenho do produto o primeiro passo para planejar a fabricação de qualquer produto ou componente é consultar os desenhos de engenharia. A interpretação do desenho inclui analisar a geometria da peça, dimensões e suas tolerâncias, especificações de acabamento de superfície, especificação de materiais e o número de componentes necessários. Desta interpretação, os fatores críticos do processo podem ser identificados e é possível indicar o processo de manufatura a ser utilizado. ii. Seleção dos processos primários nesta etapa, os processos de fabricação primários da peça são definidos (usinagem, fundição, conformação etc.) de acordo com os fatores de projeto. Os fatores de projeto que mais têm influência sobre a escolha do processo são: quantidade de peças, complexidade da peça, natureza do material da peça, tamanho da peça, espessura, precisão dimensional, custo do material bruto, preço da sucata, possibilidade de defeitos e processos subsequentes. iii. Avaliação dos materiais embora o engenheiro de produto especifique o material a ser utilizado, o planejador de processos irá, ocasionalmente estudar

25 24 junto ao engenheiro de produto outras alternativas em virtude da disponibilidade do material ou do processo de fabricação. iv. Desenho da peça bruta nesta etapa, o desenho e o projeto de fabricação da peça bruta a ser utilizada como matéria-prima é analisado para se definirem os subprocessos necessários para a fabricação da peça. v. Seleção de máquinas e ferramentas uma vez que o planejador definiu os processos que serão utilizados, o equipamento de produção específico deve ser selecionado. Fatores típicos a serem considerados são: o tamanho e peso da peça, as dimensões e montagem da máquina. Em seguida, as ferramentas a serem utilizadas no equipamento selecionado devem ser escolhidas. vi. Definição de parâmetros dos processos com as máquinas e as ferramentas selecionadas, parâmetros específicos devem ser estabelecidos para cada operação para cada máquina. Além disso, normalmente calcula-se o tempo de cada operação baseado na geometria da peça e nos parâmetros do processo previamente calculados. vii. Definição de dispositivos de fixação nesta etapa, os dispositivos de fixação devem ser selecionados. Os dispositivos de fixação podem ser classificados em duas categorias: dispositivos de fixação de uso geral, tais como mandris e pinças, e dispositivos de fixação de uso específico, que são os dispositivos de fixação específicos de cada máquina. Da interpretação do desenho, o planejador de processos identifica as posições em geral e seus requisitos restritivos e qualquer posição crítica e seus requisitos restritivos. Os requisitos gerais estarão baseados nas tolerâncias dimensionais e ou nas tolerâncias geométricas

26 25 especificadas no projeto, enquanto os requisitos críticos estarão fundamentados em qualquer instância nas tolerâncias geométricas e dimensionais em conjunto. viii. Selecionar métodos de garantia da qualidade com os fatores críticos do processo como tolerâncias geométricas e dimensionais e especificações de acabamento de superfície já identificados na etapa de interpretação do projeto, nesta etapa o planejador deve definir os critérios de inspeção para todos os fatores críticos bem como a tolerância à variabilidade das medições. Em alguns casos, o planejador é responsável por definir as ferramentas e técnicas a serem utilizadas para garantir a aderência à especificação. No entanto, normalmente os critérios de inspeção serão definidos por um engenheiro de qualidade. O planejador também deverá fazer o balanço entre a garantia da qualidade do produto e checagens desnecessárias, pois o excesso de inspeções pode tornar o processo oneroso. ix. Definição de custos o planejador de processos também é responsável por estimar os custos de manufatura de um componente ou produto fundamentado nos dados de custos disponíveis e tempo das operações. As informações de custo serão utilizadas no plano de processo para determinar as relações custos e volume de produção, decisões podem ser tomadas sobre qual material utilizar em determinada operação, decisões sobre fazer ou comprar etc. x. Preparar documentos do plano de processos existem dois documentos principais envolvidos na preparação do planejamento de processos: a Folha de Rotas e a Lista de Operações.

27 26 A Folha de Rotas especifica a rota que o material bruto segue pelos processos de manufatura. Nela normalmente estão contidos os equipamentos e ferramentas a serem usados na produção, bem como informações sobre o caminho que a peça deve fazer no chão-de-fábrica. Uma vez que a rota de produção da peça está definida, um plano detalhado de cada operação pode ser feito por meio de uma lista de operações. A Lista de Operações especifica em mais detalhes cada operação individualmente. Normalmente uma lista de operações é preparada para cada estação de trabalho listada na Folha de Rotas, embora ela possa abranger um grupo de máquinas contidas numa célula de produção. Schenk, et al. (2010), apresenta o modelo de planejamento de processos 0+5+X, o qual contém complexos que englobam desde as áreas de processamento do problema e aquisição do pedido do cliente (ou investidor) e definição do projeto até o desenvolvimento, implementação e execução do projeto. O método de planejamento 0+5+X é composto por três complexos de planejamento (complexo I Definição do Projeto, Complexo II Desenvolvimento do Projeto e Complexo III Implementação do projeto), os quais estão resumidos na Figura 2.1 (Schenk, et al., 2010) e são descritos a seguir: Complexo I Definição do Projeto: este complexo tem como objetivo a definição do projeto, a qual compreende os requisitos em geral do cliente. Um canal de comunicação entre o cliente, a equipe de projeto e os parceiros do projeto deverá ser criado para avaliar mudanças de curto prazo e as suas consequências e derivar inferências para o trabalho

28 27 posterior. Durante o processo deste complexo, cinco atividades de concepção do projeto são necessárias, a saber: o 01 Especificação das variáveis de entrada as variáveis de entrada são configuradas de acordo com a meta de projeto. No caso, por exemplo, em que a instalação de produção já existe e deve ser reconstruída, analisam-se os dados do cenário atual (documentos, desenhos, produtos, quantidades de produção, tecnologias, processos, localização e estrutura dos sistemas de produção e logística e planos de construção), compara-se com a meta e identificam-se as melhorias. o 02 Especificação do escopo de análises e objetivos corporativos nesta atividade as políticas e diretrizes básicas da empresa são analisadas para que as decisões do projeto sejam feitas de acordo com os objetivos corporativos. Os principais objetivos analisados são: Objetivos mercadológicos (market share, novos mercados etc.); Objetivos de rentabilidade (lucro, retorno sobre o investimento etc.); Objetivos sociais (satisfação dos funcionários, desenvolvimento profissional dos funcionários etc.);

29 COMPLEXO III Implementação do Projeto COMPLEXO II Desenv.do Projeto COMPLEXO I Definição do Projeto Problemas e Objetivos 28 Pedido do Cliente - Aquisição do Pedido - Trabalhos preparatórios - Requisitos e especificações técnicas Análise da situação/ status atual Status da Meta 01 Especificação das variáveis de entrada Status atual da meta 02 Especificação do escopo das análises e objetivos corporativos mercado, produto, produção, recursos humanos e rentabilidade 03 Classificação do tipo de projeto de planejamento Novas construções, modificações, expansão, desativações 04 Especificação de escopo de planejamento Estágios e fases do planejamento Objetos de planejamento Instrumentos de planejamento 05 Especificação dos princípios de concepção do projeto 5 Fases de implementação do planejamento 5/1 Programa de Produção e Desempenho 5/2 Determinação das funções 5/3Dimensionamento 5/4 Estruturação 5/5 Layout x6 Avaliação da rentabilidade x7 Implementação Planejamento de implementação Planejamento de teste Planejamento de comissionamento x8 Operação Monitoramento e controle Planejamento de Mudanças Adaptação x9 Desmontagem e reciclagem Remodelação Desligamento e remoção Utilização, reutilização e reciclagem posterior x10 Documentação geral Figura 2.1 Complexos do modelo de planejamento X. (Adaptado de SCHENK, et al., 2010)

30 29 o 03 Classificação do tipo de projeto de planejamento esta etapa constitui na definição do tipo de projeto de planejamento a ser realizado, eles podem ser de quatro tipos: Desenvolvimento de novas instalações de produção; Reconfiguração das instalações existentes (projetos de melhoria de processos); Aumento da capacidade produtiva; Supressão das instalações produtivas. o 04 Especificação do escopo de planejamento nesta atividade as fases de planejamento estarão definidas em um conceito com três dimensões (a fase de planejamento, os objetos de planejamento e os instrumentos de planejamento). Assim, para cada fase de planejamento são definidos os objetos e instrumentos de planejamento. As fases de planejamento são: planejamento, construção, iniciação, operação e encerramento. Os objetos de planejamento são: recursos humanos, estruturas (estações de trabalho, divisões etc.), objetos móveis (maquinário, equipamentos etc.) e bens imóveis (prédios, terrenos etc.). Os instrumentos de planejamento são: métodos, modelos, ferramentas, teorias etc. o 05 Especificação dos princípios de concepção do projeto os princípios e regras de concepção do projeto são fundamentados nas experiências de projetos anteriores. As decisões deverão ser tomadas de acordo com a aplicação de cada princípio específico.

31 30 Schenk, et al.(2010) cita onze princípios (princípio da totalidade, princípio da fase, princípio do estágio, princípio das variáveis, princípio da lucratividade, princípio da constância do projeto, princípio da ordem, princípio da flexibilidade, princípio da melhoria constante, princípio da situação e princípio da sinergia), porém não é objetivo desta tese descrevê-los (mais detalhes em Shenk et. al., 2010). Complexo II Desenvolvimento do Projeto: o objetivo deste complexo é desenvolver o projeto, cinco atividades de planejamento (5/1 a 5/5) consecutivas são necessárias, a saber: o 5/1 Programa de Produção e de Desempenho nesta atividade os programas de produção e desempenho são desenvolvidos. O ponto inicial para a definição do programa de produção é a definição de tarefas de acordo com as especificações definidas no complexo I, e em seguida os processos de fabricação são definidos por meio de um planejamento eficiente da manufatura e da montagem. O programa de desempenho é a meta de desempenho da produção a ser alcançada, o qual é derivado diretamente do programa de produção. o 5/2 Determinação das funções os objetivos desta atividade são: definir a sequência de operações e montagem dos componentes, definir as máquinas e os equipamentos e definir a qualificação necessária da mão-de-obra para a execução das operações.

32 31 o 5/3 Dimensionamento nesta atividade quantificam-se todos os recursos produtivos, tais como: equipamentos, máquinas, áreas de produção, mão-de-obra, investimentos, capital de giro etc. o 5/4 Estruturação o objetivo desta etapa é otimizar o tempo e a área de produção. Nela, as principais atividades executadas são: a seleção do tipo de estrutura da fábrica, a formulação e a avaliação de estruturas ideais, a formulação e a avaliação de estruturas reais e a otimização das estruturas reais. Nesta atividade são definidos: as regras dos fluxos de processos, o tipo de coordenação logística, o tipo de layout, o Block Layout ideal, o fluxograma e os esquemas de layout. o 5/5 Layout esta etapa tem a função de integrar os itens planejados neste complexo, observando as restrições econômicas, ambientais e de segurança do trabalho. Nela, o fluxo de atividades e o layout final de produção são definidos. As principais entregas desta etapa são: o layout real, o plano de implantação, o plano de progressão, as descrições das funções, as instruções para implantação e a lista de equipamentos. Complexo III Implementação do Projeto: Neste complexo, o projeto é implementado com base nas avaliações de rentabilidade por meio de uma análise de investimentos, que considera todas as etapas do processo, desde a implementação até a desmontagem e reutilização de recursos.

33 32 Para implementação do projeto são necessárias cinco especificações (x6 x10), a saber: o X6 Avaliação da rentabilidade aqui, avaliações de rentabilidade são realizadas para cada fase de planejamento e para o conjunto delas por meio de métodos de avaliação de investimento (payback, valor presente, valor presente líquido, ponto de Fischer, taxa interna de retorno, índice benefício custo etc.). o X7 Implementação (setup) nesta etapa são executados os planos de implementação do projeto, os planos de testes de desempenho e funcionamento, o plano de comissionamento. Além disso, as licenças requeridas (seguranças ambiental, segurança do trabalho etc) deverão ser providenciadas. o X8 Operação Aqui, são monitorados os indicadores de desempenho da fábrica dos planos de implementação, testes e comissionamento. Deste modo, a produção é monitorada para que possíveis melhorias sejam identificadas e implantadas na fábrica. o X9 Desmontagem e reciclagem (revitalização) nesta etapa, o planejamento se precavi para manter a fábrica sustentável e economicamente compatível com o meio-ambiente por meio da reutilização de recursos, tais como: equipamentos, edifícios etc. Isto é feito na seguinte ordem: remediação, desmontagem, reutilização, usos futuros e reciclagem, incluindo o recondicionamento de instalações industriais abandonadas (revitalização).

34 33 o X10- Documentação geral nesta etapa, como o próprio nome sugere, as documentações gerais do projeto são arquivadas. Isto inclui os registros mais importantes e a documentação de toda a instalação produtiva (equipamentos, plantas, sistemas de serviço, fluxogramas, projetos individuais, decisões e aprovações etc). Além de informações dos clientes, do contratante e dos parceiros do projeto. Constantinescu, et al. (2009) cita o método de planejamento de processos GEM, acrônimo do idioma inglês Grid Engineering for Manufacturing (Engenharia integrada para Manufatura). A abordagem GEM engloba o conceito de fábrica digital para o planejamento integrado do produto e seus processos. GEM. A Figura 2.2 apresenta as principais funções da fábrica digital na abordagem Figura 2.2 Desenvolvimento Contínuo do Produto, da fábrica e do Plano de Processos (Adaptado de CONSTANTINESCU, et al., 2009)

35 34 A abordagem GEM de planejamento integrado do produto e do processo é composta por sete etapas, a saber: i. Gerenciamento das informações do Produto (Product Data Management -PDM) durante o ciclo de vida do produto nesta etapa, um sitema PLM é usado para administrar a estrutura, os arquivos CAD e os documentos do produto. As diferentes funções do sistema PLM auxiliam o time de projeto do produto por meio do gerenciamento de diferentes versões, variantes e configurações do produto. ii. Planejamento de Processos, Recursos e Layout Fabril esta etapa trata do planejamento do layout bruto da fábrica por meio da utilização de um aplicativo de software de gerenciamento de dados do processo, tal como o Process Designer (Siemens ). Modelos estáticos dos processos de fabricação e montagem são construídos com os links concordantes para a estrutura do produto e para o layout da fábrica. iii. Otimização Estática e Dinâmica de Fábrica nesta etapa o Block layout bruto é detalhado em um software de CAD. A otimização estática da fábrica é feita com o auxílio de um aplicativo de software para análise dos fluxos de fabris, tal como FactoryFlow (Siemens ). Para a otimização dinâmica da fábrica, um modelo de simulação é gerado com os dados do processo e do projeto de layout. Os indicadores de desempenho chave, como tempo de processamento, utilização da capacidade de meios de produção e flutuações da intensidade do fluxo de material, são os resultados das simulações que dão suporte à otimização dinâmica da fábrica.

36 35 iv. Simulação do processo em alguns processos os parâmetros variam muito. Por isso esses processos são simulados. Com os resultados da da simulação, o ajuste ideal dos equipamentos pode ser determinado. v. Planejamento Participativo do Layout Fabril nesta etapa, especialistas de diferentes áreas trabalham em conjunto no layout da fábrica para aplicar seus diferentes conhecimentos experiências. Então, a fábrica deverá ser projetada em um ambiente 3D. vi. Manutenção e Monitoramento das Operações esta etapa é executada quando os processos já estão instalados na fábrica. Aqui, tecnologias avançadas de processamento de voz são utilizadas para a emissão de mesnsagens de erro em determinados processos nas operações da fábrica. O fácil manuseio de destas tecnologias possibilita níveis elevados de automação pela execução dos processos. vii. Gestão de Dados de Fábrica um aplicativo de software de gerenciamento de dados da fábrica é utilizado, por exemplo o Team Center (Siemens ), como uma plataforma para a administração central e integrada das informações da fábrica, dos produtos, dos processos e dos recursos produtivos. Nesta seção foram apresentadas as etapas de planejamento de processos indicadas pela literatura científica, além do método de planejamento 0+5+x e o método de planejamento GEM. Assim, é possível entender como o planejamento de processos é realizado. A seguir, serão apresentados os sistemas para a geração do plano de processos, elaborados de acordo com as etapas de planejamento apresentadas nesta seção.

37 Sistemas de Geração do Plano de Processos Nesta seção, será apresentada a revisão teórica sobre as formas de geração do plano de processos. Aqui, será abordada a classificação fundamental para os sistemas de planejamento de processos quanto à forma de sua geração. Os objetivos da abordagem deste tema são: Evidenciar os principais desafios da geração do plano de processos; Apresentar as formas de geração do plano de processos existentes e, posteriormente, no Capítulo 5 Aplicação do método, compará-los ao sistema de planejamento de processos da empresa do estudo de caso Contexto O desenvolvimento do plano de processos tradicional de uma indústria depende da capacidade de julgamento do corpo técnico e de engenheiros especialistas. Eles são responsáveis por determinar uma rota de produção ótima para cada projeto de um novo componente ou novo produto. Entretanto, com a enorme quantidade de variáveis e dados envolvidos na avaliação de um processo de fabricação, esta não é uma tarefa simples e o que se constata, segundo Groover & Zimmers (1988), é que uma proporção significante do número total de planos de processo encontrados nas fábricas não são ótimos. Outro problema encontrado no sistema de planejamento tradicional é que muitas inconsistências são geradas ao se confrontar os planos de processos gerados por diferentes planejadores. E, por último, no sistema tradicional de planejamento o conhecimento gerado pelo setor de planejamento de processos fica retido com o processista, tornando a memória dos processos totalmente dependente do planejador.

38 37 Podem-se identificar alguns desafios para a geração do plano de processos, em uma lista não exaustiva, a saber: Dificuldade de gerenciamento dos dados de processo engloba as dificuldades de se encontrar dados corretos e atualizados, de manipular as informações, bem como as dificuldades de arquivar as informações; Dificuldade de gerar planos ótimos com a grande quantidade de variáveis envolvidas no processo torna-se difícil gerar planos ótimos com relação a fatores de custos de produção, investimentos e ergonomia; Dificuldade de padronização dos planos de processos; Falta de agilidade no planejamento isto ocorre principalmente pela falta de padronização de gerenciamento de dados e a das atividades, fazendo com que o planejador não esteja focado apenas na atividade de planejamento. Dificuldade de reutilização engloba a dificuldade de reutilização de dados (como plano de processos), de equipamentos, de máquinas etc. Na literatura são várias as possíveis soluções para o planejamento de processo visando solucionar ou amenizar os problemas do sistema de geração do plano de processos tradicional. De forma geral, a literatura científica adota uma classificação fundamental para os sistemas de planejamento quanto à forma de sua geração (Figura 2.3).

39 38 Figura 2.3 Sistemas de Geração do Plano de Processos Planejamento de Processos Manual A criação do plano de processo de forma manual pode ser feita de duas formas: a tradicional e a com manuais. Na forma de geração chamada tradicional a análise do componente ou produto projetado é feita por meio dos desenhos de engenharia. Nela o planejador se vale dos desenhos de componentes similares de arquivos ou até mesmo de sua memória, recuperando seus planos de processo, modificando-os e adaptando-os manualmente com o objetivo de atender o projeto do novo componente ou produto. A forma de geração de plano de processos com manuais é feita com o auxílio de um ou mais manuais elaborados visando a simplificação do trabalho de planejamento para um certo conjunto similar de componentes. Os manuais possuem uma seleção de sequências préarquivadas de operações para dados tipos de componentes, as quais podem ser rapidamente selecionadas e sequenciadas. O planejador apenas deverá trancrevê-las e adaptá-las para o novo componente. Em geral, esta forma geração do plano de processo manual é mais eficiente do que a forma tradicional.

40 39 Para Araújo (1997) as principais vantagens das abordagens manuais são o baixo investimento e a flexibilidade obtida. No entanto, o autor destaca que a existência de planejadores experientes é crucial para a obtenção de bons planos de processo Planejamento de Processos Auxiliado por Computador O planejamento de processos auxiliado por computador, também conhecido por CAPP (Computer Aided Process Planning), é utilizado desde meados da década de sessenta como solução às dificuldades encontradas no planejamento de processos manual, tais como: dificuldade de gerenciamento de numerosas variáveis de planejamento, dificuldade de padronização dos planos e falta de agilidade na geração de planos. Rozenfeld (1993) apud Araujo (1997) busca explicar a adoção dos sistemas CAPP por meio de alguns fatores, a saber: Integração e harmonia com outras áreas da empresa que utilizam computadores, tal como a Engenharia de Produto e a geração de modelos via CAD; Existência de bases de informações que, ao serem criadas, possibilitam o reaproveitamento de informações para peças similares ou alterações para uma determinada mudança nas condições de fabricação; Padronização de informações de processo assim como o seu domínio através de uma linguagem comum e sistemática. Por exemplo, na determinação dos valores de tempo e de custo para as famílias específicas de componentes; Escassez de especialistas (planejadores de processos ou processistas) reais, ou seja, com conhecimento e experiência suficientes para permitir a obtenção de bons planos de fabricação;

41 40 Necessidade e consistência nos critérios de planejamento visando eliminar planos díspares para a mesma peça ou peças similares. Segundo Detand (1993), a geração do plano de processos assistida por computador pode ser feita de duas formas fundamentais: a variante e a generativa. No entanto, alguns sistemas apresentam uma combinação das anteriores dando origem à abordagem híbrida, ou semi-generativa. A Figura 2.4 apresenta um esquema das duas formas principais, variante e generativa, de abordagens de CAPP. Figura 2.4 Formas de Geração CAPP. (KERRY, 1997). Abordagem Variante De acordo com Benavente (2007), esta abordagem de geração de plano de processos está fundamentada no conceito de que peças similares terão planos de processos similares. Assim, para a geração do plano, as peças são agrupadas em famílias de peças, distinguidas de acordo com suas características de fabricação e para cada família de peças um plano de processos padrão é estabelecido e armazenado em arquivos de computador. O

42 41 plano de processos padrão é recuperado a cada nova peça que pertencem àquela família, é modificado pelo planejador e, então o novo plano de processos é gerado. Segundo Araujo (1997), uma das filosofias utilizadas como base para os sistemas variantes é a denominada Tecnologia de Grupo (TG), na qual peças similares são identificadas e agrupadas com o objetivo de tomar a vantagem das suas similaridades tanto no seu projeto quanto na sua fabricação. Esta filosofia é tanto mais abrangente na medida em que não envolve o conceito de igualdade, abrigando, portanto, a perspectiva de agrupamento em famílias. Uma família é, assim, uma coleção de peças que são similares por causa da forma geométrica ou tamanho, ou ainda por causa dos passos de processamento requeridos em sua fabricação. Rodrigues (1993), no entanto, ressalta que a aplicação da TG não é obrigatória nos sistemas variantes. É possível que o sistema seja baseado em planos semelhantes, sem a necessidade da formação de famílias de peças. Isso pode ocorrer, por exemplo, em empresas que, apesar de ter planos padrões e famílias de peças definidas, têm alguns componentes que não se enquadram em nenhumas delas. Assim, se neste caso existir um plano semelhante, este será tomado como base. Contudo, de acordo com Wang e Li (1991) a grande desvantagem de se trabalhar somente com planos semelhantes, é que estes sistemas normalmente devem ser muito modificados para cada nova peça. As principais vantagens da aplicação da abordagem variante são: Poder-se-á utilizar a TG para aumentar a eficiência do processo podutivo por meio do arranjo físico dos equipamentos, o qual se adequará conforme a família de peças. Assim, uma determinado grupo de máquinas é selecionado para a produção de uma família de peças. O arranjo físico é projetado de modo a permitir um trabalho eficiente dentro da célula de manufatura, o que implica

43 42 em parâmetros de processo, ferramentas e demais condições similares que possibilitam reduções no custo de produção (ARAUJO, 1997); A manipulação de informações é mais simples do que a abordagem manual e os planos de processos podem ser padronizados (BENAVENTE, 2007); Simplificação e rapidez na determinação do processo de fabricação do produto, com redução nos tempos operacionais das tarefas e no número de especificações em arquivo, com o aumento das facilidades de estimativa de custo, padronização de ferramentas e dispositivos, etc. (ARAUJO, 1997); Redução do ferramental necessário à preparação das máquinas pela sua padronização para cada família de peças (ARAUJO, 1997); As principais desvantagens da aplicação da abordagem variante são: A questão fundamental que se coloca perante os sistemas variantes é como encontrar uma peça similar dentre as famílias, tarefa esta que pode ser dificil e levar um tempo precioso (ARAUJO, 1997); A qualidade final do plano do processo ainda depende, fundamentalmente, da habilidade do processista que realiza as modificações necessárias às particularidades de cada peça, sendo o computador apenas uma ferramenta de auxílio às atividades de planejamento do processo (ARAUJO, 1997). Abordagem Generativa Nesta abordagem, um plano completamente novo é desenvolvido para cada novo componente (SCALLAN, 2003). Segundo Ferreira (1996) apud Benavente (2007), o planejamento do processo generativo pode ser definido como um sistema que sintetiza a

44 43 informação dos processos visando gerar automaticamente um plano de processo para uma nova peça. No entendimento de Logan (1990) um sistema generativo é todo aquele com capacidade de gerar planos de processos através da seleção de elementos em banco de dados e sua utilização na realização de cálculos, baseando-se em regras de decisão e fornecendo resultados nos formatos requeridos pelos sistemas que os utilizarão. O sistema generativo sintetiza o projeto ótimo da sequência de processamento, baseando-se na análise da geometria, material e outros fatores da peça, além da disponibilidade das máquinas e outros recursos para atender às especificações desejadas. Nele, o computador emprega um conjunto de algorítimos, sistemas de lógicas de decisão, fórmulas e análises geométicas para gerar o plano de processos. Em teoria, não deveria haver a necessidade da intervenção humana na abordagem generativa, porém, na prática, existe a necessidade de alguma intervenção (SCALLAN, 2003). Por isso, cabe fazer uma distinção a duas formas desta abordagem: A interativa nesta abordagem há o envolvimento do planejador na geração do plano de processos, o qual deverá responder algumas perguntas efetuadas pelo sistema. Por se tratar de um sistema simples e genérico, a grande vantagem desta abordagem é sua alta flexibilidade, sendo a maior flexibilidade dentre os sistemas CAPP. É possível planejar qualquer peça e qualquer processo, pois qualquer mudança nos recursos requeridos apenas implicam no seu cadastramento na base de dados. A automática nesta abordagem, a interação com o processista é dispensável. Nela o plano de processos é gerado automaticamente pelo computador o qual possui regras de fabricação.

45 44 Esta é a forma de CAPP mais cobiçada pelos pesquisadores, o planejamento de processo automático é o objetivo maior de todas as pesquisas em CAPP existentes. Quase 60% dos trabalhos publicados em CAPP tratam desse assunto (ROZENFELD, 1992). Abordagem Híbrida Esta abordagem surgiu por causa da dificuldade de se criar sistemas puramente generativos. Assim, uniu-se as vantagens dos sistemas generativos às vantagens dos sistemas variantes, e denominou-se de abordagem híbrida ou semi-generativa. Nesta abordagem um pré-plano é desenvolvido e, se for o caso, modificado antes do plano ser utilizado num ambiente de fabricação real (ARAUJO, 1997). Kerry (1997) explica que em uma peça totalmente nova, não existente na história da empresa, inicia-se o planejamento através do modo generativo interativo, e em determinados pontos pode-se requisitar que o sistema faça uma inferência automática (cálculo de tempos, cálculo de condições de usinagem, geração de comando numérico para um feature conhecido etc.). Araujo (1997) destaca que a aplicação de sistemas híbridos tem possibilitado aumentar a rapidez na elaboração de planos, reduzir a participação do processista, garantir a qualidade do plano de processo pela uniformização de critérios dentro da empresa.

46 45 3. Manufatura Digital Este capítulo apresenta a revisão teórica sobre manufatura digital. Em sua primeira seção, são abordados: os conceitos de manufatura digital, suas funções, seus principais benefícios e sua aplicação na indústria nacional. Em seguida, apresentam-se os aspectos sobre a implantação desta tecnologia em uma corporação, onde são destacados: os desafios da implantação, as etapas de implantação, a priorização dessas etapas e os fatores críticos para uma implantação de sucesso Conceito de Manufatura Digital Nesta seção, serão abordados: o conceito de manufatura digital, suas funções, as principais vantagens da utilização desta tecnologia, bem como o estado atual de sua aplicação em empresas nacionais. O objetivo de abordar este tema é justificar o uso desta tecnologia no planejamento de processos em uma corporação. Para Kuhen (2006) manufatura digital é um conceito amplo, o qual é composto pela integração entre a fábrica virtual e a fábrica real (Figura 3.1, Kuhen (2006)). Nela, os dados da fábrica real são utilizados na composição dos dados de entrada da fábrica virtual, de tal forma que a fábrica real, por meio do uso de dados estocásticos, é simulada e aperfeiçoada em um ambiente virtual. Então, a melhor configuração encontrada no ambiente virtual é utilizada no ambiente real.

47 46 Figura 3.1 A manufatura digital integra a fábrica virtual e a fábrica real. (Adaptado de KUHEN, 2006) A VDI 4499 (2006) afirma que o conceito de manufatura digital visa a integração de métodos e ferramentas disponíveis em diferentes níveis para planejar e testar o produto desde a fase inicial de planejamento até o controle operacional da fábrica. Por meio da integração dos dados de manufatura o processo de planejamento se torna mais ágil, uma vez que não há mais a necessidade da busca ou espera por dados. Além disso, dados atualizados são obtidos, evitando-se erros de planejamento por inadequação de dados. Desta forma, acelera-se o time-to-market dos produtos tornando as empresas mais competitivas. A Figura 3.2 ilustra este conceito.

48 47 Figura 3.2 Manufatura Digital: Benefício e Esforço. (Adaptado de KUHEN, 2006) De acordo com Westkämper (2007), o conceito de manufatura digital refere-se a sistemas de gerenciamento dos dados da produção e tecnologias de simulação (layout, ergonomia, robôs etc), as quais são usadas em conjunto para a otimização da manufatura antes mesmo do início da produção e para auxílio às fases de ramp-up. Além disso, por meio de um banco de dados eficiente onde as informações geradas (planos de processos, planos de produção, simulações, lista de materiais etc.) são organizadas e gerenciadas, é possível validar projetos futuros e a diminuir o tempo gasto com futuras modificações para melhorias dos processos produtivos. De acordo com a consultoria norte americana em PLM (Product LifeCycle Management Gerenciamento do ciclo de vida do produto) CIMdata, Manufatura Digital é um conjunto de soluções que favorecem a integração entre as disciplinas de engenharia, desde

49 48 o projeto do produto até o planejamento da manufatura. As soluções utilizam as melhores práticas de processos e permitem acesso à definição digital completa do produto, incluindo planejamento de meios de produção e o planejamento de processos. Manufatura Digital é, na prática, um conjunto de aplicativos de software integrados que trabalham com os dados de definição do produto para apoiar o projeto de ferramentas, o planejamento de processos, visualização, simulação, e outras análises necessárias para otimizar os processos de manufatura (GRIEVES, 2006). Miller (2006) cita as principais funções da manufatura digital (Figura 3.3), a saber: Figura 3.3 Principais funções da Manufatura Digital. (Adaptado de MILLER, 2006)

50 49 Sincronização de dados os dados são sincronizados desde a concepção do produto até a manufatura por meio de um sistema de gerenciamento de dados corporativos, incluindo a interligação e a integração entre dados CAD, CAM, concepção de ferramentas, ERP, MES e outros aplicativos de software. Planejamento de processos auxiliado por computador objetivo é obter a melhor solução para os processos por meio da definição e catalogação das restrições de manufatura, dos custos de fabricação, das taxas de produção e das boas práticas de processos. Planejamento de células de manufatura, estações de trabalhos, linhas de produção e instalações produtivas com as ferramentas de manufatura digital é possível detalhar as linhas de produção, as células produtivas e as estações de trabalho. Além disso, as tarefas de manufatura e o processo de montagem são concebidos em um ambiente digital. E, por fim, planejamse as instalações produtivas e o layout. Simulação de operações e do fluxo de material utilizam-se simulação a eventos discretos das operações de manufatura e fluxo de materiais para a visualização, validação e otimização de processos. Além disso, simulação é utilizada para a avaliação dos movimentos de humanos, proporcionando ergonomia, segurança e desempenho do trabalho de acordo com os padrões e as normas corporativas. Gerenciamento de recursos e da informação a manufatura digital proporciona a manutenção e gerenciamento das informações de recursos de manufatura, utilizando ferramentas de software para fomentar o

51 50 commonization 1 e o reuso de: componentes, montagens, equipamentos e processos. Além disso, é possível gerar a documentação dos processos de manufatura, determinar as instruções de chão-de-fábrica, visualizar melhor o fluxo de materiais, ter uma comunicação efetiva entre os diversos departamentos da empresa e aumentar a colaboração entre os operários; Programação da Fábrica e Garantia da Qualidade por meio dos aplicativos de software de manufatura digital é possível elaborar a programação de robôs, da soldagem e da pintura. Além disso, é possível coordenar as máquinas de medição e outros equipamentos de fábrica, bem como é possível criar, testar, otimizar e gerenciar as placas de circuito impresso e montagem do produto. O planejamento da qualidade, a inspeção de produtos, o controle da variação dimensional, bem como uma avaliação contínua da qualidade também são proporcionados pela manufatura digital. Diversos autores citam os benefícios da aplicação das ferramentas de manufatura digital na indústria. Vidal (2006) aplicou as ferramentas de manufatura digital na área de armação de carroçarias da Volkswagen do Brasil para os modelos Polo e Fox e cita em sua dissertação de mestrado os benefícios alcançados: As vantagens para planejar e projetar uma nova linha de armação com a utilização das ferramentas do uso da Fábrica Digital são evidentes, pois, além de possibilitarem uma ação mais precisa, permitem antecipar a busca por novas alternativas e soluções para a manufatura, contribuindo inegavelmente para abreviar o prazo no lançamento de novos produtos, melhorar a qualidade do projeto das 1 Commonization De acordo com Thorne et al. (2007) o conceito do Commonization engloba os fatores que fomentam a reutilização de componentes, subconjuntos, bens de produção, etapas do processo, conhecimentos de engenharia etc.. Neste conceito, estratégias como a padronização, a modularização e a organização são utilizadas para a manutenção e ampliação do número de recursos reutilizáveis.

52 51 instalações, garantir o atendimento das premissas do programa e reduzir os custos relacionados com a fabricação do produto. (VIDAL, 2006). digital: A CIMdata (2010) cita os potenciais beneficios da aplicação da manufatura Reduz o time-to-market ao encurtar o tempo necessário para iniciar a produção; Apressa o tempo para receitas ao acelerar os processos de produção; Melhora a satisfação dos clientes ao aumentar as iterações de projeto e melhorar a produção; Reduz a perda de conhecimento por meio da captura de conhecimento de forma organizada, administrada e prontamente acessível; Melhora a integração, tanto interna como com os fornecedores, por proporcionar o acesso antecipado ao projeto, processo, e as fontes de informação em um ambiente controlado; Reduz custos de planejamento em geral ao acelerar o processo de planejamento; Melhora o design for manufacturability ao integrar projeto do produto e do processo; Confirma a fabricação por meio da simulação das operações de manufatura antes do início da produção; Reduz o número de protótipos por meio do uso do digital mock up e simulações da linha de produção; Aumenta a qualidade por meio da verificação do processo de produção e permitindo que isto impacte no projeto do produto; Aumenta o foco de trabalho ao permitir que os profissionais gastem seu tempo com trabalhos produtivos ao invés de busca por dados. Influencia os dados de definição do produto no processo de engenharia da manufatura para maximizar o uso dos dados do produto e assegurar um plano de produção mais preciso e completo; Descobre e resolve problemas antecipadamente, assim reduz-se custos; Gerencia os dados do processo de manufatura, auxiliando a reutilização de processos e a padronização; Gerencia as revisões e as configurações dos processos de manufatura; Gerencia as características de manufatura, tais como: pontos de solda, pontos de referência, pontos de inspeção, etc.

53 52 Antecipa o início do planejamento de processos durante o projeto do produto, diminuindo o time-to-production; Auxilia a integração entre a EBOM e a MBOM e automatização da transferência dos dados da BOM; Permite o uso de simulação de ergonomia e de máquinas para a verificação de máquinas ferramenta, robôs, células de trabalho, e linhas para a validação dos processos de manufatura; Gera automaticamente e distribui a documentação de processos; Reduz desentendimentos ao melhorar a comunicação com os fornecedores; Efetua o balanceamento da capacidade global de manufatura; Vincula arquivos CAD aos processos de manufatura, tempos de montagem, e custo de materiais; Reutiliza as informações de manufatura para guiar futuros projetos, executar análises de valor agregado, e validar cenários alternativos; Prover informações de ordem de material e de ferramentas para as operações de produção de maneira mais rápida e fácil; Promove processos em ciclos fechados por meio do uso de dados integrados, mudanças na BOP e outros processos são efetivamente administrados e implantados; Alavanca o conhecimento da empresa por meio da reutilização de informações de outros planejamentos, as quais podem ser facilmente acessadas em um ambiente de dados gerenciados; Melhora o gerenciamento de configurações gerencia a estrutura de processos de manufatura e automaticamente transfere as estruturas de produtos para a MBOM, permitindo que BOP sejam construídas com uma configuração gerenciada e consistente; Gera esboços de listas de operações de montagens reutilizam-se planos e informações de layout para gerar automaticamente as documentações do chão-de-fábrica; Otimiza os layouts de linhas de produção; Otimiza as estruturas de ferramental e equipamentos; Reduz os setups de linha e os custos de instalação; Reduz os custos de layout valida e otimiza layouts e processos antes que a produção inicie por meio de simulações de equipamentos, de linhas, de ergonomia, e de entrega de material; Possibilita o planejamento do armazenamento interno de materiais; Otimiza o fluxo de materiais; Melhora a comunicação com fornecedores; Reduz erros de fornecedores; Melhora a precisão das ofertas de venda pelos fornecedores;

54 53 Miller et al.(2006) sugere que as empresas de manufatura podem atingir os seguintes benefícios, por meio da aplicação de manufatura digital: Encurtar o tempo de desenvolvimento do produto; Antecipar a validação dos processos de manufatura; Adiantar o ramp-up de produção; Acelerar time to market; Reduzir custos de manufatura; Melhorar a qualidade de produção; Melhorar a disseminação dos conhecimento sobre o produto; Reduzir erros; Aumentar a flexibilidade. Chryssolouris, et al. (2009) cita que empresas que já exploram esses benefícios estão demonstrando um grande potencial de crescimento no futuro. A Daimler Chrysler, General Motors, Boeing, e a Lockheed Martin declararam publicamente que as tecnologias digitais já lhes economizaram milhões de dólares em apenas alguns anos. Segundo Miller (2005), enquanto muitas abordagens buscam soluções para áreas bem delimitadas de negócios, a Manufatura Digital é uma das poucas alternativas com potencial para transformar, de forma radical, os negócios, tornando-os mais competitivos. Pois como afirma CIMdata (2006), as vantagens de se implantar a Manufatura Digital vão muito além de redução de custos. Resultados de algumas empresas sugerem que a longo prazo a Manufatura Digital pode afetar muitos custos indiretos e produzir substanciais benefícios que impactam nas receitas da empresa a longo prazo. Isto pode ter um profundo efeito nas empresas, permitindo que elas se transformem ou cresçam de maneiras jamais imaginadas. Algumas dessas vantagens são listadas abaixo: Melhora a qualidade de produtos; Aumenta o market share;

55 54 Cria novas oportunidades de ganhos; Aumenta a variação de produtos. A AIT (Accessible Information Technology) e os projetos lançados durante a década de 1990 pela indústria automotiva e aeroespacial na Europa foram pioneiros nos avanços das tecnologias de manufatura digital, com o objetivo de aumentar a competitividade da indústria por meio do uso avançado de tecnologia da informação em projetos e na manufatura (AIT, 2001 apud CHRYSSOLOURIS, et al., 2009). Tal como na Europa, no Brasil as indústrias automotiva e aeroespacial lideram o uso da manufatura digital. A Volkswagen do Brasil, por exemplo, tem alcançado significativos resultados com a implantação da Manufatura Digital. Em entrevista realizada por Pavani (2007), o CIO da empresa afirma: Já conseguimos com o com o projeto uma economia de um milhão de reais, uma vez que os processos e os testes físicos passaram a ser realizados virtualmente. Segundo Freitas (2010), a Volkswagen do Brasil começou a utilizar simulações computadorizadas para desenvolver novas linhas de montagem há cerca de 10 anos. Segundo o Gerente de Engenharia da empresa, as simulações geraram uma redução de cerca de trinta por cento nos custos de planejamento das novas linhas, sem contar a diminuição do nível de retrabalho devido aos inevitáveis erros de projeto, que somente eram percebidos quando os equipamentos estavam instalados (Freitas, 2010). A Dassault Systèmes anunciou a implantação da Fábrica Digital nas facilidades da Embraer S.A. (Monitor Mercantil, 2011). Segundo Moreira (2011) a Embraer, quarta maior fabricante de aviões do mundo, deu adeus aos papéis em suas fábricas em São José dos Campos (SP-Brasil) e de Melbourne (Flórida-EUA). Cita a autora que com o crescente interesse do mercado pelos jatos executivos, a Embraer passou a demandar tecnologias flexíveis capazes de assegurar operações de manufatura mais ágeis. Isso para atender rapidamente às mudanças do segmento, sem deixar de garantir que o trabalho fosse feito em

56 55 conformidade com as exigências do setor tanto em qualidade quanto em velocidade de produção (Moreira, 2011). Nosso objetivo é criar um modelo único de fabricação para aumentar a eficiência, reduzir custos e oferecer um ambiente colaborativo para que os designers, engenheiros, projetistas e profissionais de chão de fábrica trabalhem como uma equipe, afirma Alexandre Baulé, vice-presidente da área de Sistemas de Informação da Embraer, em entrevista realizada por Moreira (2011). Segundo ele, ao seguir um único roteiro de produto, esses profissionais podem tomar decisões mais rapidamente e garantir a precisão dos dados e a perfeição dos processos que são cruciais para assegurar o excelente desempenho dos jatos Phenom e Legacy 500 (MOREIRA, 2011) Implantação de Manufatura Digital Esta seção aborda os seguintes aspectos relativos à implantação de manufatura digital em uma corporação: os desafios da implantação, as etapas de implantação, a priorização dessas etapas e os fatores críticos para uma implantação de sucesso. O principal objetivo da abordagem deste tema é contextualizar o método desenvolvido neste trabalho. Para De Carli (2008), tal como na implantação de sistemas CAD, MRP, PLM entre outros em que há uma mudança abrupta dos sistemas usuais da empresa, a implantação dos sistemas de manufatura digital em uma empresa pode não ser uma tarefa simples. Muitos autores relatam casos de insucessos nas implantações de sistemas. Krasner (2000) afirma que falhar em aprender com as implementações de sistemas já realizadas é um problema comum. A implantação das ferramentas de manufatura digital requer mais do que simplesmente a instalação de aplicativos de software. É necessário alterar a rotina de trabalho dos departamentos da fábrica envolvidos, para que o sistema opere adequadamente e, assim, produza resultados satisfatórios à sua aplicação na corporação.

57 56 O núcleo dos sistemas de manufatura digital é sua base de dados, a qual depende de que o profissional de planejamento insira os dados do processo adequadamente. O sistema não deixa de operar caso os dados não sejam colocados devidamente. Assim, é possível, por exemplo, que o profissional execute uma simulação e não a associe a um determinado produto ou processo, e desta forma, a simulação não pode ser reaproveitada em outro projeto. Da mesma forma, dados de projetos, sequências de operações etc. Portanto, além da instalação dos aplicativos de software é necessário adequar os fluxos de trabalho corporativos para receber o novo sistema, e, assim, proporcionar o uso mais vantajoso à corporação dos benefícios oferecidos pela manufatura digital. Para De Carli (2010), as atividades de implantação de manufatura digital podem ser agrupadas em cinco fases (Figura 3.4), a saber: 1a Fase Preparação do projeto. Esta fase contempla as definições iniciais do projeto como planejamento geral, cronograma, escopo, objetivos, requisitos de negócio, parceiros, equipes, papéis e responsabilidades, aplicativos de software, aplicativos de hardware e a arquitetura básica de funcionamento dos softwares. Aqui são aprovadas as aquisições mais significativas de softwares, hardwares e serviços. Também são iniciados os treinamentos para a equipe do projeto; 2a Fase Definição dos processos futuros. Nesta fase é feito o mapeamento dos processos em prática na empresa, dos principais problemas, das oportunidades, dos requisitos funcionais e dos processos. Os parceiros (consultores) recomendam as melhores práticas a serem seguidas. São levantadas as diferenças entre os processos mapeados e as melhores práticas recomendadas, e definidos os planos para tratamento dessas diferenças. Também são identificadas as interfaces com os sistemas legados. O produto final aqui é a definição dos processos futuros a serem implantados; 3a Fase Configuração do sistema. Nesta fase o sistema é configurado conforme os processos futuros, e os requisitos definidos na fase anterior. Os sistemas complementares e interfaces, caso existam, também são construídos. Documentase a configuração construída; 4a Fase Testes de validação final e treinamento. Nesta fase são realizados os testes de integração da solução construída. O atendimento dos requisitos de negócios é validado. Toda a solução estabelecida na fase de definição dos processos futuros (2a fase) é testada de forma integrada. Também têm início o

58 57 treinamento dos usuários e o carregamento dos dados dos sistemas antigos para os sistemas novos; 5a Fase Preparação para go live, go live e suporte. Nesta fase é planejado o início de operação da nova solução nos novos sistemas e com os novos processos. São desligados os sistemas antigos e acionados os novos. Equipes de suporte da empresa e da consultoria são preparadas para dar o apoio pósimplantação. Figura 3.4 Fases de implantação de Manufatura Digital de De Carli(2010). De Carli (2010) priorizou as fases de implantação de manufatura digital (Quadro 3.1). Para tanto, o autor aplicou os métodos Delphi e Analytic Hierarchy Process, em profissionais de empresas que implantam projetos de manufatura digital, os quais definiram a ordem de importância das fases do projeto de implantação. Quadro 3.1 Priorização das fases de implantação de Manufatura Digital. Priorização das Fases de Implantação Prioridade Fase de Implantação 1º Fase 1 - Preparação do Projeto 2º Fase 2 - Definição de Processos Futuros 3º Fase 3 - Configuração do Sistema 4º Fase 4 - Testes de validação final e treinamento 5º Fase 5 - Preparação go live, go live e suporte Este trabalho está focado na segunda fase de implantação Definição de processos futuros, a qual, segundo a classificação de De Carli, é a segunda etapa em ordem de prioridade. De Carli (2008) em seu trabalho de mestrado, Identificação, priorização e análise dos fatores críticos de sucesso na implantação da fábrica digital em uma empresa, cita os fatores críticos de sucesso na implantação de manufatura digital ( ou fábrica digital), os quais foram identificados por meio de uma pesquisa exploratória em implantações de sistemas

59 58 como o ERP (Enterprise Resource Planning) e PLM (Product Life Cycle Management) entre outros. Por meio dos métodos AHP e Delphi, esses fatores críticos foram ranqueados. O resultado da pesquisa foi a identificação e a priorização de nove fatores críticos de sucesso (Quadro 3.2 Identificação e Priorização dos Fatores Críticos de Sucesso na Implantação de Manufatura Digital.). No Quadro 3.2, pode-se observar que existem tanto fatores técnicos (abrangente reengenharia do negócio, parceiros com conhecimento e experiência, testes de aceitação de software e bugs de software) quanto não técnicos (apoio e comprometimento contínuo da alta gerência, adequado papel do líder de projeto, participação e comprometimento do usuário, gerenciamento da mudança ao longo do projeto e confiança entre os parceiros do projeto). Conforme De Carli (2008), frequentemente gerentes de projeto têm foco nos fatores técnicos e negligenciam em considerar as questões não técnicas, o que pode ocasionar em implantações mal sucedidas. Quadro 3.2 Identificação e Priorização dos Fatores Críticos de Sucesso na Implantação de Manufatura Digital. Identificação e Priorização dos Fatores Críticos de Sucesso Prioridade Fatores Críticos de Sucesso 1º Apoio e comprometimento contínuo da alta gerência. 2º Abrangente reengenharia do negócio. 3º Parceiros com conhecimento e experiência. 4º Adequado papel do líder do projeto. 5º Participação e comprometimento do usuário. 6º Gerenciamento efetivo da mudança ao longo do projeto (Preparação das pessoas para a mudança). 7º Confiança entre parceiros do projeto. 8º Testes de aceitação do software. 9º Bugs do software.

60 59 4. O Método Este capítulo apresenta o desenvolvimento do método para a formalização do uso de ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos. Inicialmente, o método busca aperfeiçoar o modelo de planejamento de processos utilizado na empresa. Em seguida, propõe-se o uso evolutivo das ferramentas de manufatura digital, no qual, primeiramente, define-se o uso dos aplicativos sem alterações no sistema de informação corporativo e, posteriormente, a evolução do uso desses aplicativos com alterações sistema de informação. Por fim, faz-se a análise do uso dos aplicativos na empresa, a fim de que os devidos cuidados sejam tomados durante a execução do projeto de implantação. Este método está estruturado em cinco etapas, a saber: Etapa 1 Análise do Modus Operandi 2 ; Etapa 2 Aplicação das ferramentas de manufatura digital; Etapa 3 Definição do modelo inicial; Etapa 4 Proposta do modelo futuro; Etapa 5 Análise do modelo. A Figura 4.1 apresenta o fluxograma das atividades executadas no Método de formalização do uso das ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos. 2 Modus Operandi é uma expressão em latim que significa modo de operação e é utilizada para designar uma maneira de executar uma atividade seguindo procedimentos pré- estabelecidos.

61 60 Etapa 1 - Análise do Modus Operandi Início Mapear atividades de planejamento Validar mapeamento das atividades Etapa 3 - Definição do conceito ideal Elaborar critérios de aplicação das ferramentas de manufatura digital Definir sequência de procedimentos de planejamento com manufatura digital Mapa Validado? Pesquisar melhores práticas de planejamento de processos S N Corrigir inconsistências Elaborar o checklist com os procedimentos de uso das ferramentas de MD. Etapa 4 Proposta de evolução do conceito ideal Elaborar novos critérios de aplicação das ferramentas de manufatura digital Comparar os métodos de planejamento de processos Definir a nova sequência de procedimentos de planejamento com manufatura digital Identificar melhorias no Modus Operandi Etapa 5 - Análise do Modelo Etapa 2 - Aplicação das ferramentas de Manufatura Digital Análise SWOT Estudar aplicativos de software selecionados Identificar a aplicação das ferramentas de software nas macroatividades Identificar pontos de melhoria Fim

62 61 Figura 4.1 Fluxograma do Método de formalização do uso das ferramentas de manufatura digital no planejamento de processos. Os principais atores 3 para a execução das etapas deste método são: o líder do projeto, consultores e usuários. O líder de projeto é um membro interno da corporação em estudo, o qual deve conhecer todo andamento do projeto. É ele quem vai nortear as ações, definir requisitos e critérios durante todo o projeto. A principal função dos consultores é designar em quais etapas do planejamento de processos as ferramentas de manufatura digital deverão ser utilizadas e criar estratégias para isso. É necessário que eles tenham um bom conhecimento das ferramentas de manufatura digital, bem como do fluxo de planejamento de processo da empresa em estudo. Os usuários do sistema são os planejadores de processo da empresa. Eles têm a função de informar quais são os procedimentos nas etapas de planejamento e as principais dificuldades encontradas no processo Etapa 1 Análise do Modus Operandi Esta etapa tem por objetivo o alinhamento do entendimento dos procedimentos de planejamento de processos da empresa e a proposição de melhorias nesse sistema, a fim de que a empresa esteja preparada para receber as ferramentas de manufatura digital. Para tanto, as seguintes atividades de planejamento devem ser cumpridas: Atividade I Mapear as atividades de planejamento do sistema atual; Atividade II Benchmarking; Atividade III Identificar os pontos de melhoria no Modus Operandi. 3 Atores pessoas envolvidas no projeto.

63 62 A Figura 4.2 apresenta o fluxograma das atividades realizadas na Etapa 1 Análise do Modus Operandi. Início Atividade I Mapear as atividades de planejamento. Entrevistas semiestruturadas; Fluxograma; MacroFluxograma. Mapear atividades de planejamento Validar mapeamento das atividades Consultores Usuários Mapa Validado? Líder do Projeto Consultores Usuários N Corrigir inconsistências Pesquisa Bibliográfica; Benchmarking. S Pesquisar melhores práticas de planejamento de processos Atividade II Benchmarking Comparar os métodos de planejamento de processos Benchmarking Análise do fluxo de valor Identificar melhorias no Modus Operandi Fim Líder do Projeto Consultores Atividade III Identificar os pontos de melhoria no Modus Operandi. Símbolo Legenda Descrição Atores envolvidos na atividade Ferramentas/ Técnicas utilizadas Figura 4.2 Fluxograma da Etapa 1 Análise do Modus Operandi.

64 Atividade I Mapear as atividades de planejamento do sistema atual Esta atividade constitui o mapeamento das atividades de planejamento de processos, feito por meio de entrevistas semi-estruturadas 4, conduzidas pelos consultores, com os planejadores de processos. Para execução da entrevista semi-estruturada, deve-se elaborar um questionário alinhado com as necessidades da corporação (Apêndice I). Assim, os consultores deverão pré avaliar as necessidades da corporação em estudo e elaborar questões visando: entender as subdivisões do sistema, avaliar o alinhamento dos planejadores com os objetivos corporativos, entender os desafios encontrados pelo planejamento de processos etc. Os fluxos de planejamento de processos devem ser documentados em fluxogramas. De acordo com Borba (2007), o fluxograma é uma representação gráfica mostrando todos os passos de um processo. Ele apresenta uma excelente visão do processo e pode ser útil para verificar como os vários passos do processo se relacionam, bem como para detectar oportunidades de melhoria de processos. Lins (1993) apud Vergueiro (2002) afirma que os principais elementos do fluxograma são: a atividade (representada por um retângulo), a decisão (representada por um losângo) e atividade início ou fim (representado por um retângulo com bordas arredondadas, busca evidenciar o início e o fim de um processo). Neste caso, os fluxogramas ainda deverão conter informações sobre: os dados de entrada, os dados de saída, os principais aplicativos de software envolvidos e as áreas da corporação envolvidas em cada etapa de planejamento. A Figura 4.3 ilustra o modelo de fluxograma com os elementos de dados de entrada e saída, aplicativos de software e as áreas da corporação envolvidas. 4 Entrevista semi-estruturada é o tipo de entrevista que combina perguntas abertas e fechadas, onde o informante tem a possibilidade de discorrer sobre o tema proposto. O pesquisador deve seguir um conjunto de questões previamente definidas.

65 64 Entrada 1 Entrada 2 Software 1 Início Decisão? S Atividade 1 Fim N Saída 1 Software 3 Atividade 2 Area x Area y Software 2 Saída 2 Saída 3 Figura 4.3 Modelo do Fluxograma No caso de empresas com grandes demandas de planejamento, os fluxogramas poderão ser divididos por tipo de atividade de planejamento e tipo de projeto de planejamento. Recomenda-se também que os mapas sejam descritos em relatórios técnicos, para que os detalhes ocultados no fluxograma sejam evidenciados na forma escrita. Para facilitar a execução dos comparativos e análise das atividades de planejamento nas etapas seguintes deste método, macro fluxogramas são construídos contendo informações de dados de entrada e dados de saída da macro atividade. A Figura 4.4 apresenta um modelo de macro fluxograma com informações de entrada (entradas) e informações de saída (saídas).

66 65 Figura 4.4 Modelo do Macro Fluxograma Ao final desta atividade, faz-se uma reunião com a equipe de planejadores para a validação dos fluxogramas construídos e correção de inconsistências Atividade II Benchmarking O objetivo desta atividade é criar uma base de conhecimento de planejamento de processos para o auxílio da atividade de identificação dos pontos de melhoria no Modus Operandi. Primeiramente, realiza-se uma pesquisa sobre os métodos de planejamento de processos, que pode ser feita por meio de revisão da literatura científica ou benchmarking 5 entre empresas do mesmo segmento. Feita a pesquisa de métodos de planejamento de processos, o próximo passo é analisálas e averiguar se existe alguma estratégia utilizada nos métodos da literatura científica que possa ser agregada ao Modus Operandi. A seguir, devem-se buscar na literatura científica sistemas de geração do plano de processos, e compará-los entre si e com o Modus Operandi da empresa em estudo. 5 Benchmarking é uma ferramenta para a verificação das melhores práticas apresentadas pelo mercado.

67 66 Os critérios utilizados para a consecução deste comparativo são identificados por meio da análise das características do planejamento de processos mais importantes para a corporação em estudo. Por fim, os sistemas de geração do plano de processos encontradas na literatura científica e o Modus Operandi são conceituados de acordo com os critérios de comparação estabelecidos em níveis ímpares, por exemplo: três níveis (alto, médio e baixo) Atividade III Identificar pontos de melhoria no Modus Operandi Esta atividade tem por objetivo identificar os pontos de melhoria no Modus Operandi de planejamento de processos corporativo, para que ele esteja preparado para receber as ferramentas de fábrica digital. Para a identificação das melhorias, o primeiro passo é efetuar uma análise do fluxo de valor 6 nos fluxogramas do Modus Operandi. Assim, as atividades que agregam valor ao plano de processos são mantidas e as que não agregam são descartadas ou substituídas. A seguir, os consultores se valerão do Benchmarking, realizado na Atividade II desta etapa, e das observações feitas durante as entrevistas com os planejadores para aperfeiçoar o fluxo de planejamento de processos. Além disso, os consultores deverão conhecer os requisitos e as restrições para aplicação das ferramentas de manufatura digital e contemplá-los durante a análise do Modus Operandi corporativo. Por meio destas três análises, os pontos de melhoria identificados deverão ser documentados em um relatório técnico e aprovados pelo líder de projeto. 6 Fluxo de Valor Um fluxo de valor é toda ação (agregando valor ou não) necessária para trazer um produto por todos os fluxos essenciais a cada produto: (1) o fluxo de produção desde a matéria-prima até os braços do consumidor, e (2) o fluxo do projeto do produto, da concepção até o lançamento (Rothere & Shook, 2003)

68 67 Caso haja pontos de melhoria reprovados pelo líder do projeto, os impactos destes pontos deverão ser analisados e documentados para que se conheçam as restrições do sistema Etapa 2 Aplicação das ferramentas de manufatura digital O objetivo desta etapa é verificar em quais macro atividades de planejamento de processos (mapeadas na primeira etapa descrita neste método), as ferramentas de manufatura digital (previamente selecionadas pela empresa durante a primeira etapa de implantação preparação do projeto) são aplicáveis. O principal ator para execução desta etapa é o consultor, o qual deverá conhecer os aplicativos de software, bem como as atividades de planejamento da empresa. atividades: Para que o objetivo proposto nesta etapa seja cumprido, determinam-se as seguintes Atividade I Estudo dos aplicativos de software selecionados; Atividade II Identificação da aplicação das ferramentas de software nas macro atividades de planejamento. A Figura 4.5 apresenta o fluxograma das atividades realizadas na Etapa 2 Aplicação das ferramentas de manufatura digital.

69 68 Início Pesquisa Bibliográfica; Estudo aplicado. Estudar aplicativos de software selecionados Consultores Macroflugrama; Tabelas. Identificar a aplicação das ferramentas de software nas macroatividades Símbolo Legenda Descrição Consultores Atores envolvidos na atividade Fim Ferramentas/ Técnicas utilizadas Figura 4.5 Fluxograma da Etapa 2 Aplicação das ferramentas de manufatura digital Atividade I Estudo dos aplicativos de software selecionados Esta atividade visa o entendimento das funcionalidades dos aplicativos de software à empresa. Com isso, faz-se necessário o estudo dos aplicativos e a seleção das funcionalidades mais relevantes à empresa. A atividade de estudo dos aplicativos de software poderá ser feita por meio de pesquisa em sites da internet de empresas especializadas em manufatura digital, esclarecimentos com o fornecedor e pesquisa bibliográfica de casos onde ferramentas de manufatura digital foram utilizadas. A seleção de funcionalidades relevantes ao planejamento de processos da empresa em estudo é feita com base nas principais necessidades identificadas pelo consultor durante o processo de mapeamento (realizado na etapa um deste método). As funcionalidades devem ser descritas e documentadas em um relatório técnico.

70 Atividade II Identificação da aplicação das ferramentas de software nas macro atividades de planejamento Com as principais funcionalidades dos aplicativos de software estudadas e documentadas na atividade anterior, o passo final para concluir esta etapa é a identificação do uso destes aplicativos nas macro atividades de planejamento. Para tanto, analisam-se as macro atividades de planejamento de processos (identificadas na etapa um deste método), listam-se todos os casos em que as ferramentas selecionadas podem ser aplicadas. Por fim, gera-se uma tabela (Figura 4.6) com as macro atividades de planejamento, suas principais informações de entrada e de saída e as ferramentas de manufatura digital que podem ser utilizadas. A tabela gerada é o principal resultado desta etapa. Um exemplo de tabela é apresentado também no Apêndice II. 1 Aplicação de Manufatura Digital Atividade Entradas Saídas Ferramentas Interpretação geométrica do desenho Desenhos de Engenharia Especificação de Materiais; Especificação de acabamento de superfície 2 Macro Atividade 2 b f k y 3 Macro Atividade 3 c g x y k 4 Macro Atividade 4 d h k x y Figura 4.6 Modelo de tabela de aplicação das ferramentas de manufatura digital nas macro atividades de planejamento.

71 Etapa 3 Definição do modelo inicial O objetivo desta etapa é definir um método de planejamento de processos que contemple as ferramentas de manufatura digital e que se adeque ao Modus Operandi da empresa, bem como criar uma estrutura para que os usuários se adequem às novas rotinas de planejamento. O método definido, ou modelo inicial, apresenta os procedimentos para o planejamento de processos com os aplicativos de manufatura digital, sem que haja mudanças nos sistemas de informação da empresa. Nesta etapa, os aplicativos de software são instalados sem interfaces com os sistemas corporativos. Para a consecução do modelo inicial, as seguintes atividades ocorrem: Atividade I Elaborar critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital; Atividade II Definir a sequência de procedimentos de planejamento de processos contemplando as ferramentas de fábrica digital; Atividade III Elaborar o checklist 7 com os principais procedimentos de uso das ferramentas de fábrica digital. A Figura 4.7 apresenta o fluxograma das atividades executadas na Etapa 3 Definição do Modelo inicial. 7 Checklist ou lista de verificação. É uma lista de atividades, processos, objetos etc; utilizada universalmente para compensar as limitações da atenção e da memória humana.

72 71 Início Brainstorming Fluxogramas; Macrofluxogramas Elaborar critérios de aplicação das ferramentas de manufatura digital Definir sequência de procedimentos de planejamento com manufatura digital Líder do Projeto Consultores Consultores Macroflugramas; Checklist. Elaborar o checklist com os procedimentos de uso das ferramentas de MD. Consultores Símbolo Legenda Descrição Atores envolvidos na atividade Fim Ferramentas/ Técnicas utilizadas Figura 4.7 Fluxograma da Etapa 3 Definição do Modelo inicial Atividade I Elaborar critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital A atividade de elaboração dos critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital consiste em definir os requisitos e as restrições do uso das ferramentas na empresa. Os critérios são definidos por meio de reuniões de brainstorming 8 entre os consultores e o líder de projeto, os quais devem estudar em quais circunstâncias o uso destas ferramentas é viável para a empresa na ocasião de implantação destas ferramentas. 8 Brainstorming termo em inglês que significa tempestade de ideias. É um método de resolução de problemas em que os participantes são estimulados a emitir suas ideias de forma livre, sem críticas e em um curto espaço de tempo.

73 72 Durante a definição dos critérios de aplicação das ferramentas, o líder de projeto tem a função de apresentar as restrições da empresa, e os consultores têm o papel de conhecer as funcionalidades e as limitações do software. Estes dois atores devem, então, unir suas competências e definir os critérios de aplicação dos aplicativos de software. técnico. Ao final desta atividade, os critérios elaborados são documentados em um relatório Atividade II Definir a sequência de procedimentos de planejamento de processos contemplando as ferramentas de fábrica digital Esta etapa consiste na inserção dos procedimentos de fábrica digital no planejamento de processos da empresa o Modus Operandi. Para tanto, os consultores se valem do relatório descritivo e do fluxograma do Modus Operandi (documentados na etapa um deste método Preparação do Modus Operandi), do estudo das ferramentas de manufatura digital (elaborado na etapa dois deste método Aplicação das ferramentas de Manufatura Digital) e dos critérios de aplicação definidos nesta fase. Ao final desta atividade, os procedimentos deverão ser descritos em um relatório técnico e um novo fluxograma deverá ser estabelecido Atividade III Elaborar o checklist com os principais procedimentos de uso das ferramentas de fábrica digital A elaboração do checklist das atividades de manufatura digital contempladas no Modelo inicial visa criar uma base de conhecimento para que os planejadores de processos utilizem adequadamente as ferramentas implantadas. De modo que, as utilidades destas ferramentas sejam aplicadas com maior confiabilidade.

74 73 planejamento: No checklist estão contidas as seguintes informações sobre cada macro atividade de Informações de entrada e saída essas são as informações de entrada e saída já contidas no macro fluxograma elaborado na Etapa 1 deste método; Atividades de manufatura digital são as atividades de manufatura digital a serem executadas em cada macroatividade de planejamento; Conexão são as ligações entre as subdivisões dos fluxogramas (no caso em que os fluxogramas forem subdivididos). Estas informações deverão ser organizadas em uma tabela para que o usuário entenda a atividade a ser realizada. A Figura 4.8 ilustra um modelo de checklist. Um exemplo de Checklist é apresentado no Apêndice III Etapa Macro Atividade 1 Etapa Macro Atividade 2 Etapa Macro Atividade 3 Checklist de Manufatura Digital ok? ok? ok? Entradas Atividade Saídas Conexão a X b S1; B2 c S2. Y d Entradas Atividade Saídas Conexão f Z S3; C2 g Entradas Atividade Saídas Conexão h W S4; i - S5. j K Figura 4.8 Modelo de Checklist Etapa 4 Proposta do modelo futuro Esta etapa constitui na elaboração de uma proposta de evolução do uso das ferramentas de manufatura digital, é nela que as mudanças nos sistemas de informação

75 74 corporativos são definidas. O objetivo é explorar melhor os benefícios que estas ferramentas oferecem ao planejamento de processos da empresa, e, assim, aperfeiçoa-lo. As atividades desta etapa são bastante similares às da etapa anterior (Etapa 3 Definição do Modelo Inicial), pois o objetivo de ambas é formular um método de planejamento de processos. A diferença entre elas são os critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital e o uso do checklist. O checklist não é utilizado nesta etapa, pois se espera que neste momento os planejadores já estejam habituados às atividades de manufatura digital. Com isso, as seguintes atividades são definidas para a consecução desta etapa: Atividade I Elaborar novos critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital; Atividade II Definir a nova sequência de procedimentos de planejamento de processos contemplando as ferramentas de fábrica digital. A Figura 4.9 apresenta o fluxograma das atividades executadas na Etapa 4 Proposta do modelo futuro.

76 75 Início Brainstorming Elaborar novos critérios de aplicação das ferramentas de manufatura digital Líder do Projeto Consultores Fluxogramas; Macrofluxogramas Definir a nova sequência de procedimentos de planejamento com manufatura digital Símbolo Legenda Descrição Consultores Atores envolvidos na atividade Fim Ferramentas/ Técnicas utilizadas Figura 4.9 Fluxograma da Etapa 4 Proposta do modelo futuro Atividade I Elaborar novos critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital Já que nesta etapa os aplicativos de manufatura digital podem apresentar interfaces com o sistema corporativo ou até mesmo substituir alguns sistemas, o primeiro passo para a elaboração dos novos critérios de aplicação das ferramentas é identificar quais alterações no sistema são viáveis. Assim, os consultores do projeto deverão verificar as funcionalidades dos aplicativos que não puderam ser implantadas devido à necessidade de alguma alteração no sistema.

77 76 Então, os consultores e o líder do projeto deverão estudar as alterações nos sistemas juntamente aos benefícios trazidos por elas, e definir quais alterações são vantajosas à empresa. A seguir, tal como na etapa anterior, os novos critérios de aplicação deverão ser definidos por meio de reuniões de brainstorming entre os consultores e o líder do projeto. técnico. Ao final desta atividade, os critérios elaborados são documentados em um relatório Atividade II Definir a nova sequência de procedimentos de planejamento de processos contemplando as ferramentas de fábrica digital Com os critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital definidos e as alterações no sistema de informação aprovadas, define-se o novo método de aplicação de ferramentas de fábrica digital. Nesta atividade, além dos critérios de aplicação, os consultores se valem dos fluxogramas elaborados na Etapa 1- Preparação do Modus Operandi e na Etapa 3 Definição do modelo inicial. Então, o novo método de planejamento de processos é definido. O novo método de planejamento de processos deverá ser documentado em um relatório técnico e o novo fluxograma deverá ser formulado Etapa 5 Análise do modelo Nesta etapa de análise do modelo, são identificados os pontos fortes e pontos fracos, nos cenários interno e externo, do novo modelo de planejamento de processos com manufatura digital.

78 77 Através da identificação desses pontos, são elencados pontos de controle durante a implantação do modelo para que ela seja bem sucedida, bem como pontos de melhoria são propostos. Esta etapa é composta por duas atividades, a saber: Atividade I Análise SWOT; Atividade II Identificar pontos de melhoria. do Modelo. A Figura 4.10 ilustra o fluxograma de atividades desenvolvidas na Etapa 5 Análise Início SWOT Análise SWOT Líder do Projeto Consultores Identificar pontos de melhoria Fim Consultores Símbolo Legenda Descrição Atores envolvidos na atividade Ferramentas/ Técnicas utilizadas Figura 4.10 Fluxograma da Etapa 5 Análise do Modelo.

79 Ambiente Externo Ambiente Interno Atividade I Análise SWOT A análise do novo método de planejamento de processos visa identificar os principais ganhos e perdas gerados por este método, bem como identificar os principais pontos de controle durante a implantação do modelo para que ela seja bem sucedida. De acordo com Hill & Westbrook (1997), o termo SWOT é um acrónimo do idioma inglês que significa: forças (strengths), fraquezas (weaknesses), oportunidades (opportunities) e ameaças (threats). A análise SWOT propõe a análise de cenários segundo esses quatro fatores. Por sua simplicidade, esta é uma ferramenta para fazer análises de qualquer tipo de cenário (DAYCHOUW, 2007). A análise SWOT normalmente é apresentada em forma de uma matriz a Matriz SWOT, a qual está ilustrada na Figura SWOT Forças Fraquezas Oporunidades Ameaças Figura 4.11 A Matriz SWOT.(Adaptado de: KUAZAQUI et. al., 2005) A análise de cenários está dividida em: Ambiente interno (Forças e Fraquezas) e Ambiente Externo (Oportunidades e Ameaças). A análise do ambiente interno visa identificação de fatores característicos da empresa, suas forças e fraquezas. As forças geradas pelo novo modelo de planejamento de

80 79 processos devem ser monitoradas para que seus benefícios se perpetuem na empresa. Já as fraquezas encontradas no modelo devem ser controladas e estratégias devem ser traçadas para que elas sejam amenizadas. A análise do ambiente externo são os fatores que fogem do domínio da empresa, são eles as oportunidades e ameaças. As oportunidades suscitadas pelo novo modelo de planejamento de processos devem ser identificadas para que suas vantagens sejam bem aplicadas pela empresa. Já as ameaças devem ser controladas para que as perdas geradas, caso ocorram, sejam minimizadas. Assim, o modelo de planejamento de processos projetado deve ser analisado de acordo com a técnica de análise SWOT para que se potencializem os ganhos do projeto de implantação e as perdas sejam amenizadas Atividade II Identificar pontos de melhoria Com a análise feita na atividade anterior é possível identificar quais são os principais pontos de melhoria no novo modelo de planejamento de processos. Isto inclui não só a sequência de atividades determinada, mas também as atividades de suporte ao novo modelo tais como: tipo de licença dos aplicativos de software, interfaces de implantação, suporte do fornecedor, treinamentos etc. Assim, nesta atividade os fatores que impactam o novo sistema deverão ser analisados e, caso haja alguma deficiência ou potencial de melhoria estes são reportados.

81 80 5. Aplicação do Método e Análise Neste capítulo, apresenta-se uma aplicação do método proposto e descrito no Capítulo 4 desta tese, com o objetivo de demonstrar a sua aplicabilidade, limitações e resultados. O método proposto foi aplicado a uma empresa que está em processo de implantação das ferramentas de manufatura digital no seu planejamento de processos. Para manter o sigilo das informações da empresa em estudo, ela será denominada de Empresa A. A Empresa A é uma multinacional do segmento automotivo, que produz caminhões, chassis e plataformas para ônibus, bem como eixos, motores, peças e componentes para aplicações industriais. A fábrica conta com cerca de onze mil colaboradores e tem aproximadamente um faturamento líquido de quinze bilhões de reais. Nas seções subsequentes deste capítulo apresenta-se a aplicação da sequência de atividades proposta no Capítulo 4 O Método Etapa 1 Análise do Modus Operandi Esta etapa foi iniciada por uma reunião entre os atores do projeto (líder do projeto, consultores e usuários do sistema). Nela o líder do projeto apresentou a equipe formada e o papel de cada ator no projeto. Nesta reunião, o líder do projeto apresentou aos consultores o fluxograma das atividades padrão de planejamento, bem como o nível de detalhamento dos mapas requerido pelo sistema de planejamento. Assim, foram definidas três funções de planejamento (Quadro 5.1) e oito tipos de projeto de planejamento (Quadro 5.2), totalizando vinte e quatro fluxogramas de atividades de planejamento.

82 81 Quadro 5.1 Funções de Planejamento. Atividades de Planejamento A. Processos B. Especificação Técnica C. Layout Quadro 5.2 Tipos de Projeto de Planejamento. Tipos de Projeto 1. Produto Novo / Alteração de Produto 2. Aumento de Capacidade 3. Substituição de Máquinas 4. Qualidade 5. Melhoria das Condições de Trabalho 6. Racionalização 7. Atendimento à Produção 8. Estudos Descrição Planejamento de processos para um novo produto ou alteração de um existente. Projeto de aumento da capacidade de produção de determinado produto ou componente. Projeto de substituição de máquinas, por motivos de defeitos, obsolescência da máquina etc. Projeto de melhoria da qualidade dos produtos fabricados, normalmente requisitado pelo departamento de qualidade. Este projeto visa atender questões ergonômicas do chão-defábrica. São projetos que visam a otimização da produção, busca-se melhorar os processos produtivos para a economia de recursos. Este tipo de projeto acontece quando a capacidade de produção real da fábrica não atende à capacidade planejada. Então, o planejamento de processos busca soluções para que a capacidade de produção real atenda à capacidade planejada. São os projetos de estudo dos investimentos necessários (instalações, máquinas etc.) para a produção de um novo produto ou aumento de capacidade de produção de um produto existente. A análise do Modus Operandi foi feita em duas áreas de planejamento da Empresa A. Para se manter a confidencialidade dos dados da empresa, as áreas de: Engenharia de

83 82 Manufatura de Produtos A (EMPA) e Engenharia de Manufatura de Produtos B (EMPB). Sendo que os Produtos A são entradas para a fabricação dos Produtos B Atividade I Mapear as atividades de planejamento do sistema atual Nesta atividade foi de grande importância que os usuários do sistema informassem adequadamente as atividades executadas durante o planejamento de processos, bem como suas principais restrições, para que os consultores as compreendessem e potencializassem o uso das soluções de manufatura digital de acordo com as restrições existentes no sistema apresentado. Com isso, o questionário para as entrevistas foi um elemento chave para o sucesso desta etapa. Ele foi montado de acordo com as subdivisões de projeto requisitadas e buscou-se encontrar as principais restrições do sistema. O Apêndice I apresenta o questionário utilizado para as entrevistas. Os consultores utilizaram o questionário e o fluxograma padrão para nortear as entrevistas com os planejadores de processos, porém as entrevistas ocorreram livremente para que as características do sistema fossem identificadas. Inicialmente, as entrevistas foram feitas em grupos com três pessoas de cada área de planejamento (EMPA e EMPB) e com a mesma atividade de planejamento (Processos ou Especificação Técnica ou Layout). Contudo, observou-se que entrevistas com um número muito grande de planejadores não são eficientes, pois o foco da entrevista é perdido por conversas paralelas ou, algumas vezes, apenas um usuário fala e os outros ficam ociosos. Então, decidiu-se fazer entrevistas com apenas dois planejadores, um planejador de cada área (EMPA e EMPB) com a mesma atividade de planejamento (Processos ou Especificação Técnica ou Layout).

84 83 Deste modo, foram realizadas cerca de quarenta entrevistas para o mapeamento das atividades de planejamento da Empresa A e quatro reuniões finais de validação dos fluxogramas e dos macro fluxogramas das atividades de planejamento. Nos fluxogramas, identificou-se a função de planejamento (Quadro 5.1 Funções de Planejamento), o tipo de projeto (Quadro 5.2 Tipos de Projeto de Planejamento.), as entradas e saídas de cada atividade, áreas da empresa envolvidas na atividade de planejamento e aplicativos de software utilizados. A Figura 5.1 apresenta como a função e tipo de projetos foram identificados nos fluxogramas e a Figura 5.2 apresenta como os dados de entrada, dados de saída, aplicativos de software e as áreas da empresa envolvidas na atividade de planejamento foram inseridos no fluxograma. Figura 5.1 Identificação da função e tipo de projeto no fluxograma.

85 84 Figura 5.2 Identificação dos componentes do fluxograma. No total foram feitos doze fluxogramas diferentes, pois algumas atividades de planejamento de mesma função de planejamento se repetiam entre os diferentes tipos de projetos de planejamento. O Quadro 5.3 apresenta a distribuição dos fluxogramas de planejamento. Por fim, os macro fluxogramas foram elaborados, eles contêm as macro atividades de planejamento, os dados de entrada e saída de cada macro atividade e apresentam as conexões entre as atividades de planejamento. Para exemplificar os macro fluxogramas construídos, a Figura 5.3 apresenta o macro fluxograma C1.

86 85 Quadro 5.3 Distribuição dos fluxogramas de planejamento. Atividade/ Projeto 1. Produto Novo / Alteração de Produto A. Planejamento de Processos B. Especificação Técnica C. Planejamento de Layout A1 B1 C1 2. Aumento de Capacidade A2 B2 = B1 C2 3. Substituição de Máquinas A3 B3 = B1 C3 = C2 4. Qualidade A4 B4 = B1 C4 = C2 5. Melhoria das Condições de Trabalho A5 = A4 B5 = B1 C5 = C2 6. Racionalização A6 B6 = B1 C6 = C2 7. Atendimento à Produção A7 B7 = B1 C7 = C2 8. Estudos A8 B8 C8 Figura 5.3 Macrofluxograma C1.

87 Atividade II Benchmarking Para criar a base de conhecimento sobre planejamento de processos proposta nesta atividade, houve uma tentativa de fazer um benchmarking com empresas do mesmo segmento da Empresa A. No entanto, as empresas que atenderam o pedido de benchmarking não tinham as mesmas atividade de fabricação da Empresa A (montagem) e os fluxos de planejamento não apresentavam o mesmo nível de complexidade dos fluxos da Empresa A. Então, o benchmarking corporativo foi descartado e as informações sobre as melhores práticas de planejamento de processos foram encontradas na literatura científica. Os métodos de planejamento de processos foram pesquisados entre artigos dos principais eventos de planejamento da manufatura e livros especializados no tema e são apresentados no Capítulo 2 Planejamento de Processos. O Quadro 5.4 apresenta os principais títulos pesquisados para a consecução desta atividade. As atividades de planejamento de processos encontradas foram analisadas e verificouse que as atividades de planejamento apresentadas nos métodos da literatura em geral já são executadas no planejamento de processos da Empresa A. As atividades apresentadas no Método de planejamento 0+5+X englobam todo o as atividades de planejamento desde a preparação do projeto até a implantação na fábrica, as quais se valem de técnicas de gerenciamento de projetos semelhantes às técnicas do PMBOK. A Empresa A utiliza técnicas do PMBOK para o gerenciamento de todos os seus projetos, inclusive para o gerenciamento de projetos de planejamento de processos. E, portanto, já utiliza as estratégias sugeridas por este Método.

88 87 Quadro 5.4 Literatura Consultada sobre Métodos de Planejamento de Processos. 1 2 Método Grid Engineering for Manufacturing 0+5 Modelo de Planejamento de Processos Tipo de Obra Artigo Artigo Livro Literatura Consultada Título da Obra Autores Ano Publicação Manufacturing Grid: Needs, Concept and Architecture Durchgängige und integrierte Fabrik- und Prozessplanung Factory Planning Manual Yushun FAN, Dazhe ZHAO et al. Constantinescu, Eichelberger, Westkämper Lecture Notes in Computer Science Werkstattstechnik online Jahrgang 99 (2009) H. 3 Schenk et al Springer-Verlag Livro Process Planning Peter Scallan 2003 Elsevier 3 Atividades relatadas na literatura científica em geral Dissertação de mestrado Dissertação de mestrado Desenvolvimento e aplicação de um sistema de planejamento de processos auxiliado por computador em um ambiente de usinagem Planejamento de Processos Automático para Peças Paramétricas Sávio Pacheco Melo Haroldo Thomaz Kerry Jr Universidade Federal do Rio Grande do Sul 1997 USP São Carlos As atividades de planejamento de processos apresentadas no Método GEM já contemplam manufatura digital. No entanto, são genéricas e não contemplam todas as atividades necessárias para o planejamento de processos na Empresa A. Porém, podem-se verificar algumas estratégias relevantes ao planejamento de processos da Empresa A, a saber: observa-se neste método que os planejadores são especializados em sua área de conhecimento de processos (processos, especificação técnica, layout). Ao mesmo tempo, observam-se

89 88 momentos que as atividades de planejamento são feitas em conjunto, para que o se descubram pontos ótimos globais. E, por último, infere-se que as atividades de planejamento sejam padronizadas, pois este sistema aborda o uso de sistemas de manufatura digital, que depende de trabalhos padronizados para funcionar adequadamente. Da mesma forma que os métodos de planejamento foram encontrados, os sistemas para a geração do plano de processo foram pesquisados na literatura científica (Quadro 5.5) e são apresentadas no Capítulo 2 Planejamento de Processos. Durante as entrevistas realizadas na atividade anterior (Mapear as atividades de planejamento do sistema atual) elencaram-se as características mais importantes para o sistema de planejamento na Empresa A, as quais estão listadas no Quadro 5.6. Quadro 5.5 Literatura Consultada sobre Sistemas de Geração do Plano de Processos. Literatura Consultada Tipo de Obra Título da Obra Autores Ano Publicação 1 Dissertação de mestrado Desenvolvimento e aplicação de um sistema de planejamento de processos auxiliado por computador em um ambiente de usinagem Sávio Pacheco Melo 2003 Universidade Federal do Rio Grande do Sul 2 Dissertação de mestrado. Sistema de apoio à decisão na escolha de condições operacionais para processos de usinagem Geraldo Accetturi de Araujo 1997 USP - Escola Politécnica 3 Dissertação de mestrado Planejamento de Processos Automático para Peças Paramétricas Haroldo Thomaz Kerry Jr USP São Carlos 4 Dissertação de mestrado Um sistema para o projeto e fabricação remota de peças prismáticas via internet Júlio César Ticona Benavente 2007 Universidade Federal de Santa Catarina

90 89 Quadro 5.6 Critérios de Comparação Critério 1 Custo Critérios de Comparação Descrição São os custos decorrentes da instalação, conservação e permanência de funcionamento dos sistemas utilizados para desenvolvimento dos processos de planejamento. 2 Especialização de mão-deobra 3 Nível de experiência Este critério avalia a necessidade de planejadores de processos especialistas em sua atividade de planejamento (processos, especificação técnica, layout ). Este critério avalia a necessidade de planejadores experientes para a execução da atividade de planejamento. Nível de centralização de Processo que permite o direcionamento único das 4 informações informações geradas do início ao fim do processo Processo pela qual se obtém de forma rápida e sucinta Velocidade na obtenção informações relevantes no momento certo e com a 5 das informações qualidade necessária para desenvolvimento de atividades futuras. é o nível em que as informações associadas a um dado 6 Integração da informação assunto estão integradas. Nível de armazenamento É o critério em que avalia-se a necessidade de arquivos 7 de informações em papel físicos de informações. 8 Facilidade de recuperação de informação Processo em que a busca de informações é facilitada através de sistemas inteligentes. 9 Nível de padronização de procedimentos 10 Nível de customização Processo que permite a execução das atividades de planejamento de processo de forma normatizada, com procedimentos, e políticas. Este define o que deve ser feito para executar os processos. Este critério avalia a necessidade de customização do sistema de planejamento de processos para os diversos tipos de planos existentes Então, elaborou-se um quadro comparativo (Quadro 5.7) entre os sistemas de geração do plano de processos encontrados na literatura científica e o sistema mapeado na Empresa A, o qual deu suporte à consecução da próxima atividade desta etapa Identificar pontos de melhoria no Modus Operandi.

91 Tradicional Com Manuais Variante Generativo Interativo Generativo Automático Híbrido Modus Operandi 90 Quadro 5.7 Quadro Comparativo entre as formas de geração do Plano de Processos. Sistemas de Geração do Plano de Processos Manual CAPP Empresa A Característica Custo Baixo Baixo Médio Médio Alto Médio Baixo Especialização de mãode-obra Médio Médio Médio Baixa Baixa Médio Médio Nível de experiência Alta Alta Médio Baixa Baixa Baixa Alta Nível de centralização de informações Velocidade na obtenção das informações Integração da informação Armazenamento de informações em papel Facilidade de recuperação de informação Nível de padronização de procedimentos Baixo Médio Médio Alto Alto Alto Baixo Baixa Baixa Média Alta Alta Alta Baixa Baixa Baixa Alta Alta Alta Alta Baixa Alta Alta Baixa Baixa Baixa Baixa Alta Baixa Baixa Média Alta Alta Alta Baixa Baixo Médio Alto Alto Alto Alto Baixo Nível de customização Baixo Médio Médio Baixo Alto Médio Baixo Atividade III Identificar pontos de melhoria no Modus Operandi Esta atividade trata das oportunidades de melhoria no método de planejamento de processos praticado na Empresa A. O objetivo é gerar uma discussão sobre as propostas de melhoria, que darão suporte à implantação do método de planejamento de processos com ferramentas de fábrica digital. Para a consecução desta atividade realizou-se uma análise de fluxo de valor das atividades de planejamento da Empresa A. Identificaram-se atividades que agregam valor e atividades que não agregam valor. No entanto, as atividades que não agregam valor são necessárias para a consecução do plano no sistema atual. Porém, essas atividades serão

92 91 excluídas automaticamente no novo modelo de planejamento de processos com manufatura digital. A seguir, analisaram-se as observações feitas durante as atividades I e II desta etapa e relatam-se as seguintes oportunidades de melhoria: Padronização da forma de trabalho de planejamento entre as áreas (EMPA e EMPB) este é um requisito fundamental para que o sistema de manufatura digital opere adequadamente, pois como foi visto na Seção Implantação de Manufatura Digital o sistema necessita ser alimentado corretamente; Centralização e padronização da forma de armazenamento das informações esta é uma necessidade do sistema atual que será automaticamente solucionada pelo uso correto das ferramentas de manufatura digital; Especialização da mão-de-obra verificou-se no método de planejamento de processos GEM que planejadores especialistas em sua área de planejamento dominam melhor o seu tema e quando integrados para tomada de decisão em conjunto os pontos ótimos de planejamento são somados; Integrar as atividades de planejamento (Processos, Especificação Técnica e Layout). De tal forma que os planejadores tenham uma visão holística do projeto e desenvolvam o ótimo global do processo, não apenas ótimos isolados de cada atividade de planejamento Etapa 2 Aplicação das ferramentas de manufatura digital Esta etapa tem a função de identificar em quais etapas do planejamento de processos as ferramentas de manufatura digital são aplicáveis, nela as seguintes atividades foram executadas:

93 92 Atividade I Estudo dos aplicativos de software selecionados; Atividade II Identificação da aplicação das ferramentas de software nas macro atividades de planejamento Atividade I Estudo dos aplicativos de software selecionados O objetivo desta atividade é identificar as principais funcionalidades dos aplicativos de software de manufatura digital de interesse da Empresa A relacionadas às atividades de planejamento de processos. saber: A Empresa A selecionou três aplicativos de software fornecidos pela Siemens, a Process Designer trata-se de um ambiente para gerenciamento das atividades de planejamento de processo; Process Simulate fornece um ambiente 3D para a simulação e validação de sequência de processos de fabricação, e está integrado ao Process Designer ; Plant Simulation é um aplicativo de simulação a eventos discretos 9 utilizado para criar modelos digitais de sistemas logísticos como, por exemplo, efetuar a simulação de fluxos materiais e pessoas em um sistema produtivo. Para a consecução desta atividade informações sobre os aplicativos de software foram pesquisadas em livros, revistas eletrônicas, sites da internet de empresas especializadas no tema e no site do próprio fornecedor, a Siemens (Quadro 5.8 Fontes de Informação sobre os aplicativos de software.). Além disso, os consultores realizaram uma pesquisa exploratória dos aplicativos de software. 9 Simulação a eventos discretos Simulação é um processo de experimentação que utiliza um modelo detalhado de um sistema real para determinar respostas às mudanças provocadas em sua estrutura,ambientes ou condições de contorno (BATEMAN & HARREL, 2002). A simulação de eventos discretos é utilizada para modelar sistemas que mudam o seu estado em momentos discretos no tempo, a partir da ocorrência de eventos. (CHWIF & MEDINA, 2007).

94 93 Quadro 5.8 Fontes de Informação sobre os aplicativos de software. 1 Fontes de Informação sobre os aplicativos de Software Fonte Descrição BANKS, J.; CARSON, J.; NELSON, B. Discrete-event system simulation. New Jersey: Prentice Hall, É um livro de simulação a eventos discretos, ele faz uma breve descrição de aplicativos de simulação, dentre eles: ProModel, Arena, AutoMod, Deneb/QUEST, Extend, MicroSaint, WITNESS, Plant Simulation - Siemens. 2 LAW, A. M.; KELTON, W. D. Simulation modeling and analysis. 2 ed. New York: McGraw-Hill, É um livro já consagrado no mundo da simulação à eventos discretos. Apresenta os principais aplicativos de software utilizados no tema Site da CIMdata ( Site da Argesim ( s/index.h l Revista eletrônica OR/MS Today ( Site da Siemens ( A CIMdata é uma consultoria em tecnologias PLM. No site é possível encontrar artigos a respeito dos principais aplicativos de software de manufatura digital. Neste site são apresentados doze modelos de simulação resolvidos por, no mínimo, dois diferentes aplicativos, permitindo comparações de desempenho. Apresenta a cada dois anos uma pesquisa com os principais aplicativos de software de simulação, relacionando vendedores, principais custos, clientes, sistema operacional utilizado etc. Apresenta as principais funcionalidades dos aplicativos de software Siemens PLM. Desta forma, as características dos aplicativos de software de interesse da Empresa A foram descritas em um relatório técnico Atividade II Identificação da aplicação das ferramentas de software nas macro atividades de planejamento O objetivo proposto nesta atividade é identificar em quais etapas do planejamento de processos as ferramentas de fábrica digital selecionadas são aplicáveis, sem se verificar os

95 94 casos em que a aplicação das ferramentas estudadas é vantajosa aos diversos projetos e atividades de planejamento de processos. Para tanto, os consultores analisaram o macro fluxograma do Modus Operandi feito na Etapa 1 Análise do Modus Operandi e, por meio do estudo dos aplicativos de software realizado na atividade anterior, identificaram em quais atividades de planejamento as ferramentas de fábrica digital são aplicáveis. Com isso, tabelas com as macro atividades de planejamento, suas principais informações de entrada e de saída e as ferramentas de manufatura digital que podem ser utilizadas foram construídas de acordo com o projeto e atividade de planejamento. (Apêndice II) Etapa 3 Definição do modelo inicial Nesta etapa as ferramentas de manufatura digital foram inseridas nas atividades de planejamento por meio do cumprimento das três atividades propostas nesta etapa, a saber: Atividade I Elaborar critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital; Atividade II Definir a sequência de procedimentos de planejamento de processos contemplando as ferramentas de fábrica digital; Atividade III Elaborar o checklist com os principais procedimentos de uso das ferramentas de fábrica digital Atividade I Elaborar critérios de aplicação das ferramentas de fábrica digital Esta atividade foi realizada por meio de uma reunião de Brainstorming entre os consultores e o líder do projeto, na qual a questão a ser respondida era: Quando a aplicação

96 95 das ferramentas de Fábrica Digital é viável ao sistema atual da Empresa A?. Ao final da reunião definiram-se três critérios, a saber: Sempre que não houver necessidade de alterações nos sistemas corporativos atuais; Deseja-se apenas instalar as ferramentas e utilizá-las sem a preocupação de potencializar o seu uso por meio de alterações de integrações aos sistemas atuais; Utilizar as ferramentas sempre que os dados gerados puderem ser reutilizados para aplicações futuras. técnico. Ao final desta atividade, os critérios elaborados foram documentados em um relatório Atividade II Definir a sequência de procedimentos de planejamento de processos contemplando as ferramentas de fábrica digital Nesta atividade a nova sequência de procedimentos de planejamento de processos foi definida por meio da inserção dos procedimentos de fábrica digital no Modus Operandi da Empresa A. A inserção dos procedimentos de fábrica digital está fundamentada nos critérios de aplicação definidos na atividade anterior, no estudo das características das ferramentas de manufatura digital (elaborado na etapa dois deste método Aplicação das ferramentas de Manufatura Digital) e no fluxo de atividades atual. Assim, as etapas de planejamento do estado atual foram analisadas em conjunto com as características das ferramentas de fábrica digital e, com base nos critérios de aplicação, uma nova sequência de atividades foi definida.

97 96 As atividades foram modificadas acrescentando-se o uso das ferramentas de manufatura digital tanto para agilizar a consecução das macro atividades quanto para se manter um banco de dados dos projetos de planejamento de processos. Para facilitar a visualização das etapas de aplicação das ferramentas de fábrica digital no fluxograma, ícones representando cada uma delas foram alocados nos fluxogramas. A Figura 5.4 apresenta os ícones utilizados para identificar as ferramentas de manufatura utilizadas e a Figura 5.5 mostra como os ícones foram inseridos nos fluxogramas. Figura 5.4 Ícones de identificação das ferramentas de manufatura digital. Ao final desta atividade, o novo fluxo de atividades foi descrito em um relatório técnico e um novo fluxograma foi desenhado especificando-se os aplicativos de software de manufatura digital a serem utilizados em cada atividade de planejamento.