UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO E SISTEMAS

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO E SISTEMAS GENIVALDO CIPRIANO PROPOSTA DE ANÁLISE DOS CUSTOS NA OTIMIZAÇÃO DE FERRAMENTAS DE USINAGEM Joinville - SC 2012

2 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO E SISTEMAS GENIVALDO CIPRIANO PROPOSTA DE ANÁLISE DOS CUSTOS NA OTIMIZAÇÃO DE FERRAMENTAS DE USINAGEM Trabalho de Graduação apresentado à Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro de Produção e Sistemas. Orientador: Dr. José Oliveira da Silva Joinville - SC 2012

3 GENIVALDO CIPRIANO PROPOSTA DE ANÁLISE DOS CUSTOS NA OTIMIZAÇÃO DE FERRAMENTAS DE USINAGEM Trabalho de Graduação aprovado como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro do curso de Engenharia de Produção e Sistemas da Universidade do Estado de Santa Catarina. Banca Examinadora: Orientador: Membro: Dr. José Oliveira da Silva Membro: Msc. Nilson Campos Dr. Danielle Bond Joinville, data (15/06/2012)

4 "DEUS, isso sim é uma palavra de grande impacto e de significados profundos." Leandro José

5 AGRADECIMENTOS Primeiramente agradeço a Deus pelo dom da vida e por ter me dado força, coragem e sabedoria para vencer mais este desafio. Aos meus pais pelos ensinamentos de vida mais importantes que já tive, dentre muitos o de perseguir os meus sonhos sem desanimar por maior que seja este desafio. A minha Esposa por sempre me apoiar, e a quem divido e compartilho os momentos mais importantes da minha vida durante os mais de 10 anos que estamos casados e a minha filha que é o maior presente que Deus me deu e a quem dedico todo o meu esforço adicional. Aos parentes e amigos por compreender minha ausência nos quais eu me abstive de estar com eles para concluir este trabalho. Aos meus colegas de curso por motivação, companheirismo e apoio durantes todos estes anos de convivência. Aos professores que me ensinaram a aprender, que contribuíram, não somente para o meu desenvolvimento profissional mais também para meu crescimento como pessoa. À UDESC,os colaboradores e todos que de alguma forma participaram de forma direta ou indireta na minha formação. A todos, os meus sinceros agradecimentos!

6 GENIVALDO CIPRIANO PROPOSTA DE ANÁLISE DOS CUSTOS NA OTIMIZAÇÃO DE FERRAMENTAS DE USINAGEM RESUMO O cenário mundial competitivo tem exigido das empresas a melhoria da produtividade. Neste contexto, obrigando-as a explorar todas as possibilidades que resultem no aumento da eficiência e eficácia de seus processos. Na análise de ganhos ou também no cálculo do custo benefício da usinagem, usualmente os cálculos de custos de ferramentas desconsideram os impactos destas no custo de processo. A metodologia utilizada para este estudo de caso é baseada em uma pesquisa exploratória que foi fundamentada através de uma pesquisa bibliográfica. O estudo de caso, com enfoque na operação de usinagem de furação, foi desenvolvido em uma empresa multinacional alemã fabricante de ferramentas de usinagem, e que tem seus importantes clientes no ramo automobilístico. Nesta abordagem e também se baseando no pressuposto de que a usinagem, objeto de estudo, deve ser otimizada através de intervenções nas velocidades de corte e nos tempos de ciclo visando reduzir os custos de produção e obter ganhos significativos para a empresa, foi elaborada uma proposta de análise de custo de produção prática para otimização de ferramentas de usinagem. Como resultado, tem-se um procedimento prático para análise de custo benefício de ferramentas de usinagem, que se destaca como condição de grande importância para compreender como as variáveis ligadas a ferramentas de usinagem afeta o custo de produção. PALAVRAS-CHAVE: Usinagem. Custo. Produção.

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1- Movimentos na furação Figura 2- Comportamento das variáveis do tempo Figura 3-Custo de usinagem para um componente em função da velocidade de corte e restrições Figura 4-Variação do custo de fabricação em função da velocidade de corte Figura 5-Intervalo de máxima eficiência (IME) Figura 6- Adaptado de potenciais de economia na distribuição de custos usual Figura 7-Análise de custo benefício da ferramenta Figura 8-Análise com aumento de vida da ferramenta em 20% Figura 9- Analise com redução de 20% no preço de compra da ferramenta Figura 10- Análise com ajuste dos dados de corte Figura 11- Sensibilidade do custo de produção com o ajuste das condições de corte... 47

8 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Qualidade de trabalho Tabela 2- Diferença entre custo e despesas Tabela 3-Variáveis de entrada, processamento e saída Tabela 4- Dados do processo de furação do suporte... 42

9 LISTA DE ABREVIATURAS ABC APC f GG-25 IME VC Vcmxp Vco Custo baseado em Atividades Aresta postiça de corte Velocidade de avanço da ferramenta Ferro fundido cinzento Intervalo de máxima eficiência Velocidade de corte Velocidade de máxima produção Velocidade de mínimo Custo

10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA PROCESSOS DE USINAGEM Processo de usinagem (furação) Movimentos Direção dos movimentos Percurso da ferramenta na peça Velocidade de corte Velocidade de avanço Tempo de corte CONTABILIDADE DE CUSTO Custos de produção na usinagem Sistemas de Custeio Sistema de custeio direto- somente os variáveis Sistema de custeio por absorção: Por Departamentalização Método de custeio ABC GESTÃO DO CUSTO DE PRODUÇÃO NA USINAGEM ANÁLISE DAS CONDIÇÕES ECONÔMICAS DE USINAGEM Ciclos e tempos de usinagem Custos de produção na Usinagem Otimização de usinagem PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS MÉTODO DE PESQUISA COLETA E PROCEDIMENTOS PARA ANÁLISE DOS DADOS ESTUDO DE CASO APRESENTAÇÃO DAS EMPRESAS DESCRIÇÃO DA SITUAÇÃO ATUAL Processo de venda atual Redução de custos de produção SITUAÇÃO PROPOSTA Cálculo do custo benefício de ferramentas de usinagem... 37

11 4.4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS LISTA DE APÊNDICES... 51

12 12 1 INTRODUÇÃO Toda pesquisa se inicia com algum tipo de problema ou indagação conforme menciona GIL(2010). Neste trabalho a iniciativa se deu a partir da dificuldade de apresentar uma estimativa dos ganhos ou o custo benefício, efeito da aplicação de uma ferramenta de usinagem. Uma boa maneira de prever ou apresentar estes ganhos propicia argumentos na negociação nos casos de venda ou na justificativa de compra de ferramentas de usinagem, pois a redução dos custos de produção através da melhoria nos processos de usinagem é objetivo permanente das indústrias manufatureiras, pois a globalização de mercado exige maior atenção no que diz respeito ao controle dos custos, obrigando-as a explorarem todas as possibilidades que resultem no aumento da competitividade. Este trabalho tem como objetivo a elaboração de uma proposta que visa à análise de custo-benefício, também conhecido como ganho, ao aperfeiçoar um processo de usinagem. Onde em diversos casos o enfoque se fundamenta no comparativo entre os custos de ferramentas ou no cálculo do custo de ferramenta por peça sem levar em conta na análise os efeitos gerados pela ferramenta dentro do processo produtivo. Em alguns dos casos a decisão de compra fica baseada unicamente no preço das ferramentas sem avaliar os impactos no custo de produção. Neste contexto o estudo tem como objetivo específico apresentar uma solução para a dificuldade de mensurar os ganhos ou o custo benefício da intervenção em uma ferramenta de usinagem, através do desenvolvimento de uma ferramenta de análise que possibilite de forma fácil e rápida obter os custos de produção de uma operação de usinagem de furos..

13 13 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 PROCESSOS DE USINAGEM De acordo com Ferraresi (1970), como processos de usinagem pode-se definir as operações que ao conferir à peça a forma, as dimensões, o acabamento, ou ainda uma combinação destes três itens, que produzem cavaco. Segundo a definição do autor entende-se como cavaco, a porção de material da peça retirada pela ferramenta caracterizada por apresentar forma geométrica irregular. Em todas as operações de usinagem dos metais uma ferramenta em forma de cunha é forçada através do material para remover cavaco da peça e deixar sobre esta, superfícies geometricamente perfeitas. O tipo de superfície produzida pela operação depende do formato da ferramenta e da trajetória descrita por esta através do material da peça (DOYLE, 1962, p. 334). De acordo com König e Klocke apud Deschamps (2004), o processo de usinagem é um processo de fabricação que constitui na separação de material da peça, material este com forma geométrica irregular (também chamado de cavaco), sob processamento com ferramentas de geometria definidade acordo com Jesus (2004), salienta que os processos de fabricação por remoção de material são usualmente conhecidos como processos de usinagem e são normalmente considerados secundários que tem como matéria-prima previamente obtidos por processos primários (fundição, conformação), onde dificilmente ocorre a presença isolada de um ou outro destes processos na fabricação de peças ou componentes. Considerado um processo secundário, a usinagem normalmente atua como processo complementar em relação aos demais processos. Conforme menciona Diniz et al. (2003) peças produzidas por processos de fundição, conformação ou soldagem, e que necessitam alcançar dimensionais mais precisos, devem passar pelo processo de usinagem, pois estes na grande maioria dos casos somente conseguem chegar a dimensões próximas às especificadas para o produto. Neste contexto Stemmer (1992), define que os processos de usinagem têm vantagens e desvantagens: a)vantagens: maior precisão em relação aos processos de fundição ou conformação; permitem correções posteriores a tratamentos térmicos;

14 14 permitem a geração de superfícies com geometrias especiais; para pequenos lotes é mais fácil a produção do lote por usinagem; b)desvantagens: maior gasto de matéria-prima, energia e tempo de fabricação; não altera a estrutura mecânica da peça e também suas propriedades. Diante disso os processos de usinagem são divididos em três categorias (STEMMER, 1992); corte por abrasão, no qual utiliza-se de materiais abrasivos para a retirada de materiais; não convencionais, como por exemplo processo elétrico, químico, térmico, hidrodinâmico e laser; por corte, sendo os mais usuais torneamento e fresamento Processo de usinagem (furação) O processo de furação é um dos processos de usinagem mais utilizados na indústria manufatureira. Em geral a peças têm de serem furadas em cheio ou terem seus furos aumentados pelo processo de furação, descreve DINIS (2010). A furação conforme menciona MACHADO Et al. (2009), é uma operação de usinagem executada com ferramenta de geometria definida. Normalmente, a qualidade de furo produzida pela operação de furação é inferior à IT11, conforme mostra Tabela 1. Tabela 1- Qualidade de trabalho EIXO FUROS Qualidade de trabalho IT01 IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 mecânica extra-precisa mecânica corrente mecânica grosseira mecânica extra-precisa mecânica corrente mecânica grosseira Fonte: Mecânica Telecurso (2000)

15 Movimentos Segundo Diniz (2010), os movimentos entre ferramenta e peça são aqueles que permitem a ocorrência do processo de usinagem. O autor separa em movimentos passivos e ativos e afirma sua importância, pois eles estão associados ao tempo, e que somados resultam no tempo total de fabricação. Os passivos são aqueles que apesar de fundamentais para a realização do processo de usinagem, não promovem a remoção de materiais. São eles, o movimento de ajuste, movimento de correção, o movimento de aproximação e movimento de recuo da ferramenta. Os movimentos ativos são aqueles que promovem a remoção de material. Como mostra a figura 1, São eles: Movimento de corte: é aquele movimento entre a ferramenta e a peça sem a concomitância do movimento de avanço. Ocorre numa única rotação ou um curso de ferramenta. Movimento de avanço: Ocorre entre a ferramenta e a peça e que simultaneamente com o movimento de corte possibilita a remoção contínua ou repetida do cavaco durante várias rotações ou cursos da ferramenta. Movimento efetivo de corte: movimento entre a peça e a ferramenta resultante do movimento de corte e de avanço no qual ocorre o processo de usinagem Direção dos movimentos Para MACHADO et al. (2009), devem ser distinguir as direções dos movimentos que causam diretamente a retirada de cavaco. Direção de corte: instantânea do movimento de corte Direção de avanço: instantânea do movimento de avanço Direção efetiva: instantânea do movimento efetivo de corte

16 16 Figura 1- Movimentos na furação Fonte: MACHADO (2009) Percurso da ferramenta na peça MACHADO et al. (2009), divide o percurso da ferramenta na peça em três percursos diferentes. O percurso de corte, que é o espaço percorrido segundo a direção de corte, o percurso de avanço na direção do avanço da ferramenta e o percurso efetivo que é o espaço percorrido por um ponto de referência da aresta de corte e segundo a direção efetiva de corte Velocidade de corte A velocidade de corte é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante da ferramenta na direção e sentido do corte conforme descreve MACHADO et al.

17 17 (2009). Para processos onde ocorre movimento de rotação a velocidade de corte é calculada por: Onde: VC= Velocidade de corte(m/min) d=diâmetro da ferramenta (mm) n=rotação da ferramenta (rpm) Velocidade de avanço A velocidade de avanço é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante da ferramenta na direção e sentido de avanço, conforme descreve MACHADO et al. (2009). A velocidade de avanço e obtida pela equação: (eq.2) Onde: f = Avanço (mm/volta) Vf=Velocidade de avanço (mm/min) Tempo de corte O tempo de corte (ativo), conforme descreve DINIS (2010), resume a totalidade dos tempos ativos, pois ele representa o tempo em que os movimentos de corte e de avanço estão efetivamente ocorrendo. Também é possível cronometrar este tempo.

18 18 (eq.3) Onde: l= trajetória da ferramenta 2.2 CONTABILIDADE DE CUSTO Segundo menciona Megliorini (2001), Os custo são determinados a fim de atingir os seguintes objetivos: determinação do lucro, controle das operações e tomada de decisões. Também conforme mostra Tabela 2, o autor destaca que os custos ocorrem na fábrica, e correspondem aos gastos relativos à obtenção de produtos. O que difere das despesas que correspondem aos gastos relacionados com a administração e com a geração de receitas. Tabela 2- Diferença entre custo e despesas Fábrica Administração Vendas Nesta divisão ocorrem os CUSTOS Nestas divisões ocorrem as DESPESAS Fonte: Megliorini (2001) Custos de produção na usinagem Diante do exposto, considera-se custo de usinagem como sendo o custo de processo. Outras classificações podem ser abordadas como: Custo de fabricação: MP+MOD+CIF (eq.4) Custo de processo: MOD +CIF (Usinagem) (eq.5)

19 Sistemas de Custeio Hansen (2003) menciona que a única preocupação dos sistemas de custeio é especificamente, como os custos da manufatura são atribuídos aos produtos. O objetivo das empresas, para Bacic & Costa (1995), é a obtenção de um nível satisfatório de lucro sobre o capital investido no longo prazo. No caso da grande empresa o conceito de satisfatório pode ser assumido como máxima rentabilidade sobre o capital investido em dado horizonte de tempo. No caso das pequenas e médias empresas muitas vezes o satisfatório significa garantir a própria sobrevivência num horizonte de tempo bem mais curto Sistema de custeio direto- somente os variáveis O custeio variável conforme Bacic & Costa (1995), é um ótimo ferramental analítico para decisões de curto prazo, deriva do modelo microeconômico tradicional, que supõe ajustes instantâneos, ausência de tempo, decisões que visam maximizar o lucro no curto prazo e conhecimento perfeito Sistema de custeio por absorção Para Bacic & Costa (1995), o método de custeio por absorção responde adequadamente as necessidades da empresa focalizada no caso: empresa multiprodutora com produção setorizada em centros de custos e que atende encomendas específicas de empresas clientes no regime de subcontratação Por Departamentalização

20 20 De acordo com Martins (1993), Departamento é a unidade mínima administrativa para a contabilidade de custos, representada por homens e máquinas (na maioria dos casos) desenvolvendo atividades homogêneas. Na maioria das vezes um departamento é um centro de custos, ou seja, nele são acumulados os custos indiretos para posterior alocação aos produtos (departamento de produção) ou a outros departamentos (departamentos de serviços). Portanto, centro de custo, é a unidade mínima de acumulação de custos indiretos de fabricação Método de custeio ABC Segundo Bornia (2009), a idéia básica do ABC é tomar os custos das varias atividades da empresa e entender seu comportamento, encontrando bases que representem as relações entre os produtos e estas atividades. O sistema de custeio segundo menciona Coppine e Batista (1998), deve oferecer com precisão os custos envolvidos no sistema máquina, ferramenta e peça, permitindo assim a determinação exata da Velocidade de mínimo custo e da velocidade de máxima produção e conseqüentemente do IME. Esta precisão será atingida com a utilização do sistema de custeio baseado em atividades, ABC, que permite obter os custos envolvidos em tal sistema. 2.3 GESTÃO DO CUSTO DE PRODUÇÃO NA USINAGEM Para Miguel e Coppini (1995), o ambiente de manufatura moderna, sofreu mudanças drásticas ao longo das últimas décadas. Estas mudanças afetam o trabalho das organizações, os investimentos em novos equipamentos e aspectos financeiros. O eficaz sistema de custeio é uma das mais importantes fontes afetadas no ambiente de produção recente. Desde o início dos anos 1980 a crítica dos sistemas de custo tradicionais tem sido bastante freqüente. Os problemas associados com o método tradicional da contabilidade de custos, desenvolvido originalmente há muitas décadas, tem surgido devido a mudanças na manufatura, pela sua complexidade e os sistemas tradicionais de custeio não são capazes de refletir o ambiente de produção atual que com a introdução de novas tecnologias tais como CIM (Manufatura

21 21 Integrada por Computador), FMS (Sistemas de manufatura flexível) e novas tecnologias de gestão, por exemplo, TQM (qualidade total), JIT (just in time), e outros. Uma dessas novidades é o ABC (sistema de custo baseado em atividade). Custeio baseado em atividades refere-se ao exame de atividades em toda a cadeia de valor (incluindo materiais e componentes) para determinar o processo subjacente as causas (direcionadores) de custo e lucro. O ABC pode resultar em concepções de relações causais entre atividades e custos em organizações que dão origem a custos de produtos diferentes e supostamente mais preciso. A pesquisa é, no entanto, ainda necessários para esclarecer as vantagens, desvantagens, custos, implicações e muitos outros aspectos de tais sistemas. Além disso, as implantações de tais métodos como ABC, as empresas tem que reestruturar os sistemas de organização que resulta em alto investimento. Isto ilustra uma abordagem para melhorar o custo por determinação peça usando sistemas de custo tradicional. Ele apresenta dois tipos de "fatores de contribuição", baseado no planejamento produto-processo e máquina-ferramenta utilizada em um processo de usinagem. Parece não ser abordagem somente mais precisa, mas também como uma solução barata em comparação com a introdução de um novo sistema de gerenciamento de custo. No entanto para Coppini e Baptista (1998), os sistemas de custeio definem alguns valores essenciais aos cálculos da Velocidade de mínimo custo e da velocidade de máxima produção, o sistema de custeio deve oferecer com precisão os custos envolvidos no sistema máquina, ferramenta e peça, permitindo assim a determinação exata da Vco e da Vcmxp e conseqüentemente do IME. Esta precisão será atingida com a utilização do sistema de custeio baseado em atividades, ABC, que permite obter os custos envolvidos em tal sistema. A utilização de sistemas de custeio tradicionais, ou que se baseiam em rateio, oferecem valores obtidos com incertezas, podendo distorcer a determinação do IME, pois outros custos que não pertencem ao sistema estudado serão também considerados. Portanto, recomenda-se a utilização da Vco ou Vcmxp, em concomitância com o sistema de custeio ABC. 2.4 ANÁLISE DAS CONDIÇÕES ECONÔMICAS DE USINAGEM Para análise das condições econômicas de usinagem é necessário entender como estão distribuídos os tempos na operação de usinagem. Abaixo detalharemos os ciclos e tempos de usinagem conforme DINIS et al. (2010).

22 Ciclos e tempos de usinagem O ciclo de usinagem de uma peça, pertencente a um lote de Z peças, é constituído diretamente pelas seguintes fases: 1- Colocação e fixação da peça 2- Aproximação e posicionamento da ferramenta 3- Corte 4- Afastamento da Ferramenta 5- Inspeção (se necessário) e retirada da peça Além dessas fases, tomam parte indiretamente no ciclo de usinagem de um lote de Z peças 6- Preparo da máquina 7- Remoção da peça para substituição 8- Recolocação e ajustagem da Nova ferramenta. Cada uma das fases acima vai se r denominada como segue: t t= tempo total de usinagem da peça t c= tempo de corte (fase3) t s= tempo secundário (fase 1 e 5) t a= tempo de aproximação e afastamento (fase 2 e 4) t p= tempo de preparo de máquina (fase 6) t ft= tempo de trocas de ferramentas (fase 7 e 8) O tempo total de usinagem de uma peça dentro de um lote de Z peças, pode ser obtido pela equação (eq.6):

23 23 (eq.6) onde: N t= número de troca de ferramentas para usinagem do lote (eq.7) (eq.8) Onde: Z t = Número de peças usinadas durante a vida T de uma ferramenta. Substituindo e equação (eq.8) em (eq.7), tem-se: (eq.9) Pode-se então dividir os tempos de usinagem em três parcelas: t t = t c + t 1 + t 2 (eq.10) Onde: t c = tempo de corte diminui com aumento da velocidade de corte t 1 = tempo improdutivo, referente a colocação, inspeção e retirada da peça, aproximação e afastamento da ferramenta, substituição da ferramenta e preparo da máquina para usinagem do lote. Este tempo independe da velocidade de corte

24 24 t 2 = tempo relacionado com a troca de ferramenta. Quanto maior a velocidade de corte, menor a vida da ferramenta e maior é o número de paradas da máquina para substituição da mesma. Portanto maior é esta parcela. Neste contexto, mostra Machado et al. (2004), o comportamento das variáveis do tempo de fabricação por peça se corresponde à velocidade de corte. A figura 2 representa o comportamento destas variáveis em função da velocidade de corte. O ponto de mínimo na curva t t corresponde à velocidade de máxima produção (VC m ) Figura 2- Comportamento das variáveis do tempo FONTE: Apostila Usinagem dos metais HSC Além do estudo de tempos, é necessário entender também como é o comportamento do custo de produção na usinagem Custos de produção na Usinagem

25 25 Diversos são os custos envolvidos na produção de uma peça segundo menciona Diniz et al. (2010), onde podemos dividir em duas categorias: Aqueles decorrentes do processo de usinagem propriamente dito que são os custo de ferramentas, da ocupação das máquinas e dos operadores. E aqueles não diretamente envolvidos com o processo, como o custo de controle da qualidade, da matéria-prima, mão de obra indireta. Assim os custos diretamente envolvidos no processo de usinagem são: Kp = de produção por peça Kus = da mão de obra de usinagem Kuf = das ferramentas (depreciação, troca, afiação) Kum = da máquina (depreciação, manutenção, espaço ocupado, energia consumida) Onde: Kp=Kus+Kuf+Kum (eq.11) O custo de produção por peça também deveria envolver outros custos, mas para Diniz et al. (2010), os objetivos desta análise, somente a somatória destas três parcelas é suficiente. Essas parcelas podem ser obtidas por: (R$/peça) (eq.12) Onde: t t = tempo total de confecção de peças em minutos s h = Salários e encargos do operador em R$/hora (R$/peça) (eq.13) Onde:

26 26 Vmi=valor inicial de aquisição da máquina (R$) m=idade da máquina (em anos) M=Vida prevista para máquina (em anos) J=Taxa de juros (ano) Kmc=Custo anual de manutenção da máquina (R$/ano) Em=Espaço ocupado pela máquina (m 2 ) Ke= Custo do m 2 ocupado pela máquina (R$/m 2.ano) Sm= Custo total da máquina(r$/hora) H=horas trabalhadas por ano Assim: (R$/peça) (eq.14) No caso de utilizar pastilha intercambiáveis como ferramenta, o custo da ferramenta é dado por: (R$/vida da ferramenta) (eq.15) Onde: N fp = vida média do porta-ferramenta, em quantidade de arestas de corte até sua possível inutilização V si = custo de aquisição do porta-ferramenta. N s = Numero de arestas de corte da pastilha intercambiável. K pi = Custo de aquisição da pastilha intercambiável. O custo de ferramenta por peça é dado por: (R$/peça) (eq.16)

27 27 Onde: Zt= Número de peças por vida T da ferramenta Otimização de usinagem Para König (1981), de acordo com o processo fabricação deve ser escolher qual o objetivo da otimização. No desbaste pode-se trabalhar em duas grandezas de otimização: minimização dos custos de fabricação e minimização do tempo de fabricação. No acabamento, geralmente são requeridos outros tipos de otimização, como manter tolerâncias dimensionais, certas características de qualidade superficial entre outras condições para garantir a funcionalidade. Para Batista e Coppini (2001) em processos de usinagem, verifica-se que este pode ser otimizado em relação a dois diferentes parâmetros: a redução dos tempos não-produtivos, como tempo de fila e outros tempos passivos que envolvam tarefas humanas, ou, a redução dos tempos produtivos, onde se analisa o processo de usinagem. A redução dos tempos passivos pode ser obtida com a implantação de ferramentas gerenciais e/ou técnicas. Com relação aos tempos produtivos existe uma série de trabalhos relacionados, sendo que alguns tratam da otimização da estratégia de corte utilizada. Também define Grzesik (2008), que os parâmetros de corte podem ser otimizados de dois diferentes pontos de vistas: O de mínimo custo de operação e o de mínimo tempo de operação. O mínimo custo por peça encontra várias restrições como acabamento superficial, acuracidade dimensional, potência disponível na máquina, velocidades e avanços máximos que a máquina permite trabalhar. Na Figura 3 em (a) o autor mostra o efeito do avanço e da velocidade no custo de produção, no entanto em (b) ele apresenta a seleção de mínimo custo por peça com as várias restrições aplicadas.

28 28 Figura 3- Custo de usinagem para uma peça em função da velocidade de corte e restrições Fonte: Grzesik (2008) O custo de produção na usinagem é diretamente influenciado pela Velocidade de corte, como menciona a seguir Stemmer (2007), a velocidade que conduz à máxima produção é em geral mais alta do que conduz ao mínimo custo. Para Machado (1999) e Diniz et al. (2010) quando se fala em otimização de dados de corte de usinagem ele concordam na utilização do Intervalo de máxima eficiência (IME), Há que se ressalte que toda análise feita na escolha prévia do avanço, e da ferramenta correta, sendo que este por sua vez devem respeitar as condições de contornos de processo ou as restrições impostas por ele como requisitos de qualidade, potência de máquina, rigidez do sistema máquina, ferramenta, peça, dispositivo de fixação. Isto demonstra que nem sempre aumentar a velocidade de corte ocorre aumento da produção horária de peças e nem sempre diminuir a velocidade de corte significa diminuir os custos de produção. Machado et al. (2004), também descreve que para velocidade de corte baixa o custo é alto, pois a produção é baixa e o tempo total é alto. Aumentando a velocidade de corte o custo de produção começa a cair até atingir um mínimo. A partir disto o custo começa aumentar novamente devido o aumento do desgaste da ferramenta. Ele descreve que este gráfico pode ser obtido de maneira experimental, avaliando o custo total por peça para várias velocidades de corte como mostra a Figura 4:

29 29 Figura 4-Variação do custo de fabricação em função da velocidade de corte Fonte: MACHADO (2004) Conforme define Diniz et al. (2010) a velocidade de corte a ser utilizada em um processo de usinagem deve ser sempre superior à velocidade crítica (velocidade abaixo da qual ocorre a formação da APC), no entanto quando a velocidade for imediatamente superior a velocidade crítica, os desgastes serão pequenos com conseqüência vida longa de ferramentas e pequenos custos com ferramenta. Porém o tempo de corte por peça será muito alto (devido à baixa velocidade) e com conseqüência disto à baixa produção horária e o aumento dos custos com utilização de máquina e do operador. Há que considerar que os tempos passivos decorrentes de trocas de ferramentas serão menores em virtude da menor freqüência de troca e substituição de ferramenta. Neste ponto o autor chama de velocidade de mínimo custo Por outro lado se a velocidade for muito superior à velocidade crítica, os desgastes serão grandes, como a vida de ferramenta fica muito pequena se tem conseqüentemente alto dispêndio de ferramental. Porém os tempos de corte serão menores, que pode acarretar em menor utilização da máquina e do operador, com custos menores. Neste caso também pode ocorrer que a vida da ferramenta fique tão pequena que o número de vezes necessárias para substituição da mesma será tão alto que comprometerá o tempo total de produção. Neste

30 30 ponto define-se velocidade de máxima produção. Todas estas definições podem ser visualizadas com mais facilidade na Figura 5. Figura 5-Intervalo de máxima eficiência (IME) Fonte: Vilella ET AL. (1989) Toda esta análise ainda leva em consideração as condições de contorno de processo, como qualidade da peça, condições do sistema máquina, ferramenta, peça e dispositivo de fixação.

31 31 Também Diniz et al. (2010), menciona que a velocidade de corte a ser escolhida deve estar dentro do IME, porém deve-se ainda analisar quais são as circunstâncias em que a velocidade deve se aproximar da Vcmxp ou se aproximar da Vco. Algumas situações são óbvias. Em um período de alta produção, na qual o prazo de entrega do produto é crítico, a velocidade deve se aproximar de Vcmxp e nunca ultrapassá-la, enquanto que, em um período de baixa produção, a velocidade de corte deve se aproximar de Vco e nunca menor que ela. Em todos os casos os autores demonstram que o custo por peça, na condição de máxima produção e de mínimo custo tem pouca diferença. Pode-se então afirmar segundo Diniz et al. (2010) que o estabelecimento da condição de máxima produção é condição suficiente para determinar que é a condição otimizada do processo. 3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Toda pesquisa se inicia com algum tipo de problema ou indagação conforme menciona GIL(2010). Neste trabalho a iniciativa se deu a partir da dificuldade de apresentar uma estimativa dos ganhos ou o custo benefício, efeito da aplicação de uma ferramenta de usinagem. Uma boa maneira de prever ou apresentar estes ganhos propicia argumentos na negociação nos casos de venda ou na justificativa de compra de ferramentas de usinagem. 3.1 MÉTODO DE PESQUISA Para realização deste trabalho inicialmente foi realizada a pesquisa bibliográfica de caráter exploratório, com o propósito de elucidar as informações teóricas para tornar problemas explícitos e apresentar soluções segundo menciona GIL(2010). A partir desta base teórica procurou-se entender a situação atual e a situação futura através de visitas e entrevistas com operadores, técnicos e engenheiros, da análise de dados e informação dos históricos de testes e aplicações executadas nas empresas. Também foram utilizados para este trabalho dados de corte específicos, que podem variar de acordo com o material e operação. Estes parâmetros são usualmente recomendados pelos fabricantes de ferramentas de usinagem e disponibilizados em seus catálogos.

32 COLETA E PROCEDIMENTOS PARA ANÁLISE DOS DADOS A empresa fornecedora de ferramentas de usinagem na qual se efetuou a pesquisa tem como foco de fornecimento o setor metal-mecânico, que se divide na prática em dois grupos: usinagem seriada e usinagem sob encomenda. Este estudo aborda o caso onde existe produção de peças em série. A coleta dos dados para a elaboração do projeto foi realizada através de entrevistas com operadores, técnicos e engenheiros envolvidos nos processos e acompanhamentos realizados nas visitas e execução de testes nas empresas. A ferramenta Microsoft Excel foi utilizada na realização deste projeto de pesquisa sendo de suma importância para que a compilação dos dados, os cálculos e análises, fossem realizados de uma maneira simples e de fácil visualização. Baseado na similaridade dos movimentos de avanço e rotação da furação com o torneamento interno, não encontramos nenhuma objeção em utilizar os conceitos do intervalo de máxima eficiência que os autores estudados neste trabalho demonstram na operação de torneamento.

33 33 4 ESTUDO DE CASO O estudo de caso tem como objetivo conforme GIL (2010) o estudo de caso consiste em pesquisa extensiva e exaustiva de um ou poucos objetos com a finalidade de se conhecer com detalhes o tema em estudo. Para esta abordagem descreveremos a situação atual e a situação futura em que pretende se atingir com a utilização de conceitos descritos na revisão bibliográfica. 4.1 APRESENTAÇÃO DAS EMPRESAS O trabalho foi realizado em uma empresa multinacional Alemã fabricante de ferramentas de usinagem que tem como foco principal, soluções para processos de usinagem de furos. Os principais clientes são empresas do ramo metal-mecânico e geralmente fornecedores da indústria automotiva. Estando presente no Brasil há 12 anos, tem grande diferencial na excelência e desempenho das aplicações de seus produtos. No estado de Santa Catarina a empresa atua como fornecedora nas principais empresas do norte catarinense através de vendedor técnico que é apoiado por uma fábrica, com estoque, engenharia de aplicação e importação que se aloca no estado de São Paulo. Para execução deste trabalho também foram utilizados dados de aplicações já executadas nos clientes. Todos os dados relativos a custos e alguns detalhes técnicos particulares foram alterados proporcionalmente para preservar as informações confidenciais da empresa e de seus clientes. 4.2 DESCRIÇÃO DA SITUAÇÃO ATUAL Como na maioria dos ramos de atividade, as empresas e seus clientes estão enfrentando aumento expressivo da concorrência internacional, isto exige que as empresas fornecedoras apresentem produtos com preços cada vez menores e que entreguem ao cliente

34 34 algum tipo de diferencial. Dentro deste contexto, os fabricantes de ferramentas de usinagem precisam apresentar aos seus clientes os ganhos, também conhecidos como custo do benefício, gerados pelo uso das suas ferramentas ao invés de entrar na competição pela oferta da ferramenta de usinagem com menor preço. A empresa objeto do estudo já se posiciona no mercado como fornecedor de soluções de usinagem, mas, uma melhor forma de abordagem da apresentação dos ganhos é um diferencial estratégico. Durante as pesquisas, verificou-se a dificuldade de apresentar ao cliente estes ganhos proporcionados pelo uso das ferramentas. Em contrapartida apresentar ao cliente uma análise clara e transparente tem como objetivo facilitar a decisão do cliente na hora da escolha de qual ferramenta ele deve utilizar no seu processo para realizar uma operação de usinagem Processo de venda atual O fluxograma do processo de venda de ferramenta de usinagem, conforme descrito no Apêndice A, mostra que a viabilidade é calcula somente nos caso onde haja necessidade de realização de teste. Este trabalho propõe que esta análise de viabilidade seja feita como parte da atividade de identificar necessidades de aplicação técnica e comercial do cliente para produtos standard e identificar oportunidade de negócio para produtos especiais. Geralmente, no caso de itens normalizados e standard de baixa complexidade, verifica-se que a negociação tem sido na maioria dos casos muito comercial. Já nos casos de produtos especiais, as negociações têm seu foco direcionado para o âmbito técnico. Se sente, em ambos os casos, a dificuldade de apresentar ao cliente os benefícios ou os ganhos proporcionados pela aplicação da ferramenta sugerida. Atualmente, é apresentada ao cliente apenas a proposta com o preço da ferramenta sendo que, cada vendedor, com base na sua própria experiência calcula os potenciais de ganhos. Nos poucos casos em que esta análise é realizada, geralmente se divide o valor do preço da ferramenta pela quantidade de peças que ela produz. Conforme DINIZ et al.(2010) este cálculo é apenas uma das parcelas do custo da ferramenta por peça, ou seja, este simples e fácil cálculo esconde outros efeitos sobre o custo, sendo que o cálculo do custo da

35 35 ferramenta por peça só pode ser utilizado quando parâmetros de vida útil e do preço são alterados. Nos casos em que a alteração no processo de usinagem afeta os parâmetros de velocidade de corte, o cálculo completo deve ser utilizado Redução de custos de produção A empresa fabricante de ferramenta, como fornecedora de insumos para a indústria metal mecânica, tem como demanda de mercado a apresentação de ferramentas de usinagem que levem a algum ganho, portanto é imprescindível melhorar a produtividade. Assumindo a disponibilidade média de um equipamento em torno de 60%, uma parcela muito pequena desta se traduz no tempo de corte da usinagem, sendo que este é o tempo em que realmente o processo agrega valor ao produto. Neste contexto, a busca por maior eficiência, ou seja, o menor custo de produção por peça ou menor tempo de usinagem conforme descrito no IME por DINIS et al. (2010), constitui-se no valor cujo qual sofre maior impacto pela definição da ferramenta. Geralmente, nos caso onde a operação de usinagem é o gargalo do processo, se busca o menor tempo de usinagem e nos demais se busca então menor custo de produção por peça. Nos princípios convencionais, como mostra a Figura 6, uma redução do custo de ferramenta tem efeito muito pequeno nos custos totais de fabricação de uma peça. No entanto, uma operação de usinagem otimizada pode traduzir-se em ganhos significativos em termos de custo. Esta abordagem pode alcançar reduções de até 30% nos custos totais de fabricação conforme demonstra a Figura abaixo:

36 36 Potenciais de economia na distribuição de custos usual 30%Custos de máquina Princípio convencional: Uma redução dos custos de ferramentas em 5% reduz os custos totais de fabricação de uma peça em exatamente0,2% ECONOMIA: MÍNIMA 20% Custos com mão-deobra 4% Custos com ferramentas 26% Demais custos 1.Análise dos blocos de custos decisivos para identificar os causadores de custo 2.Desenvolvimento de uma solução geral abrangente ao processo para o aumento da produtividade mantendo os mesmos recursos 3.Introdução dos processos de fabricação otimizados ECONOMIA: 15 até 30% 20% Custos de materias Figura 6- Adaptado de potenciais de economia na distribuição de custos usual Fonte: Catálogo Geral Walter (2007) 4.3 SITUAÇÃO PROPOSTA O processo de venda atual exige que o vendedor tenha argumentos contundentes durante o processo de negociação. Um argumento expressivo é apresentar o cálculo do custo benefício de ferramentas de usinagem. Neste contexto, surge a necessidade de uma metodologia que auxilie o vendedor a analisar o processo de usinagem do cliente e estudar maneiras de sugerir alterações através da implantação ou substituição de ferramentas de usinagem que propiciem menor custo de produção. A análise de custo benefício com poucas informações coletadas no cliente, se mostra uma grande vantagem na decisão de aquisição de uma nova ferramenta.

37 37 Esta análise permite que, antes da realização de algum teste, se obtenham parâmetros para o sucesso da aplicação dentro dos limites técnicos do processo propriamente dito Cálculo do custo benefício de ferramentas de usinagem Para minimização dos custos de produção, alterando parâmetros ligados à ferramenta de usinagem, é necessário que se faça o diagnóstico da situação atual, planejamento da situação futura e que se executem as ações para eliminação dos fatores que venham a elevar o custo. Com base na revisão teórica e, principalmente, baseado no cálculo de custo de produção de usinagem, bem como, nos tempos de usinagem proposto por Diniz et al. (2010) foi desenvolvida uma planilha para o cálculo do custo de produção de usinagem por meio da ferramenta Microsoft Excel. Desta forma, tornou-se possível simular alterações prévias de parâmetros de usinagem e verificar quais os possíveis efeitos no processo antes mesmo de executar os testes. Este estudo inicial elimina chance de erros, melhora assertividade e elimina o desperdício de dinheiro utilizado na realização de testes práticos de usinagem. A tabela 3 demonstra às variáveis de entrada e saída e os principais processamentos executados pelo sistema de análise. Os cálculos executados nesta planilha utiliza como base a equação dos custos envolvidos na produção de uma peça segundo menciona Diniz et al. (2010), mencionada no capítulo 2.4.2, pela equação 11. Também vale destacar que este estudo não tem como objetivo calcular o IME de uma operação de furação mais sim encontrar os custos de produção de uma operação de furação, para caso onde se realiza algum tipo de intervenção nas variáveis de tempo, de velocidade ou de custo de uma ferramenta de usinagem e, portanto considera-se que as alterações destes parâmetros estejam dentro do IME e das condições de contorno do processo.

38 38 Fonte: Primária Tabela 3-Variáveis de entrada, processamento e saída Entrada Processamento Saída 1-Percurso de avanço (mm) Cálculo de tempo de corte 5-Tempo de corte ( min) 2-Diâmetro do furo (mm) Calculo do tempo total de usinagem 8-Tempo total (min) 3-Avanço (mm/rotação) Cálculo do custo de ferramenta por peça 9-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça) 4-Velocidade de corte (m/min) cálculo da mão de obra de usinagem por peça 15-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça) 5-Tempo de corte (min) cálculo do custo de máquina por peça 17-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça) 6-Tempo improdutivo (min) Cálculo do custo total de produção por peça 19-CUSTO DE PRODUÇÃO DE USINAGEM POR PEÇA (R$/peça) 7-Tempo de troca de ferramentas (min) cálculo do custo da ferramenta no ano 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça)/ANO) 10-Numero de aresta da pastilha cálculo do custo da mão de obra no ano 22-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça/ANO) 11-vida útil do corpo(em quantidade de aresta de cortes) cálculo do custo da máquina no ano 23-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça/ANO) 12-custo da pastilha (R$) 13-vida útil da pastilha (número de operação) 14-Custo da aquisição do corpo (R$) 16-Salário e encargos do operador em ( R$/hora) 18-Custo total da máquina (R$/Hora) 20-Produção por ano (peças/ano) Na análise de custo benefício, conforme demonstrado na Figura 7, a coluna designada como antes contém os dados atuais coletados no cliente, enquanto na coluna depois se pode simular a situação proposta. A planilha permite que se façam alterações nos parâmetros contidos na coluna nomeada como depois de modo que se possibilite simular qual o impacto desta alteração no custo de produção. Como exemplo, é possível verificar quanto uma alteração de 20% na velocidade de corte poderá influenciar no custo de máquina, de mão de obra, no custo de ferramenta por peça e, conseqüentemente, o custo de produção. No item 1 e 2 da planilha, é alimentado com a medida de profundidade e diâmetro respectivamente do furo a ser executado. No item 3 e 4, alimenta-se com os dados de corte da ferramenta, da situação atual na primeira coluna e da proposta na segunda coluna. No item 5, obtém o resultado do cálculo do tempo de corte baseado na equação 3, que descreve o tempo de usinagem na furação. No item 6, é preenchido com o tempo improdutivo descrito na eq.10, que são os tempos que independem das velocidades de corte da ferramenta. No item 7, é onde se insere o tempo relacionado com a troca da ferramenta de usinagem e que depende da velocidade de corte. No item 8, se obtém o resultado da soma dos itens 5, 6 e 7.

39 39 No item 9, é disponibilizado o resultado do cálculo do custo da ferramenta por peça, conforme descreve a eq.16 com os dados inseridos nos itens 10,11,12,13 e 14. No item 10, inserimos os números de arestas cortantes da broca utilizada se for com pastilha. Caso não utilizar pastilha se utiliza neste campo o valor =1. No item 11, é a vida média do porta-ferramenta, em quantidades de arestas até a sua possível inutilização. No item12, 13 e 14 alimenta-se respectivamente com o custo da pastilha, vida útil e custo do porta-ferramenta. No item 15, é o resultados do cálculo do custo da mão de obra de usinagem utilizada para esta operação, com base na eq.12. No item 16, é lançado o valor de gastos com salários e encargos, cedidos pela empresa onde o processo é analisado. Este valor serve para o cálculo do item 15. No item 17, o resultado do custo da máquina por peça descrita pela eq.14. Para este cálculo se utiliza o custo total da máquina disponibilizado pela empresa e alimentado no item 18. No item 19, é o custo total de produção de usinagem por peça. Neste caso encontramos aqui o custo de produção por peça, que é baseado na eq.11. Para o item 20, é onde alimentamos a quantidade que será feita a operação de usinagem durante 1 ano. No entanto nos itens, 21,22 e 23 se ontem o custo de ferramenta, mão de obra e máquina, utilizados para usinar a quantidade mencionada no item 20. E conclusivamente no item 24, é o ganho ou o custo benefício obtido pela diferença do custo de produção de um lote de peças atual e da proposta a ser analisada. Incluiu-se na análise o cálculo para um período de um ano com o objetivo de facilitar a indexação, nos casos onde exista a necessidade de apresentação de análise de retorno de investimentos. No gráfico apresentado na Figura 7, se apresentam as parcelas principais do custo de produção que são: os gastos com ferramentas, mão de obra e máquina absorvidos para execução desta operação em um lote anual de peças descritas como principais parcelas

40 40 do custo descritas por DINIS et al. (2010) na equação 11. Também para facilitar a visualização, as entradas de dados estão na cor branca, e os resultados com as fórmulas estão na cor amarela. Análise de custo benefício da ferramenta Antes Depois DADOS DA FERRAMENTA atual proposta 1-Percurso de avanço (mm) 120,0 120,0 2-Diâmetro do furo (mm) 25,0 25,0 3-Avanço (mm/rotação) 0,25 0,25 4-Velocidade de corte (m/min) 80,0 80,00 5-Tempo de corte (min) 0,5 0,5 6-Tempo improdutivo (min) 2,0 2,0 7-Tempo de troca de ferramentas (min) 0,3 0,3 8-Tempo total (min) 2,7 2,7 9-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça) 0,23 0,23 10-Numero de aresta da pastilha 4,0 4,0 11-vida útil do corpo (em quantidade de aresta de cortes) , ,0 12-custo da pastilha (R$) 32,0 32,0 13-vida útil da pastilha (número de operação) 35,0 35,0 14-Custo da aquisição do corpo (R$) 550,0 550,0 15-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça) 0,7 0,7 16-Salário e encargos do operador em R$/hora 15,0 15,0 17-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça) 5,4 5,4 18-Custo total da máquina (R$/Hora) 120,0 120,0 19-CUSTO DE PRODUÇÃO DE USINAGEM POR PEÇA (R$/peça) 6,4 6,4 20-Produção por ano (peças/anos) 40000,0 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça)/ANO) CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça/ANO) CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça/ANO) Ganhos R$ - 0% Análise de custo benefício de ferramenta atual 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA 22-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM 23-CUSTO DA MÁQUINA proposta (R$/peça)/ANO) (R$/peça/ANO) (R$/peça/ANO) Figura 7-Análise de custo benefício da ferramenta Fonte: Primária 4.4APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

41 41 Para compreender a aplicação prática da planilha proposta, foi utilizada como exemplo a operação de furação de uma peça em ferro fundido GG-25 como mostra a Figura 8. Figura 8: Suporte Fonte: Primária Conforme a tabela 4, que é somente as entradas de dados destacada da Figura 7. planilha na coluna nomeada como antes são demonstrados os dados do processo atual do cliente, enquanto na coluna denominada depois são destacadas às variáveis passiveis de alterações da proposta.

42 42 Tabela 4- Dados do processo de furação do suporte Entrada Antes proposta 1-Percurso de avanço (mm) 98,0 98,0 2-Diâmetro do furo (mm) 25,0 25,0 3-Avanço (mm/rotação) 0,16 0,20 até 0,30 (*) 4-Velocidade de corte (m/min) 110,0 120 até 160 (*) 5-Tempo de corte (min) 0,44 será calculado 6-Tempo improdutivo (min) 0,50 0,50 7-Tempo de troca de ferramentas (min) 0,30 0,30 10-Numero de aresta da pastilha 4,00 4,00 11-vida útil do corpo(em quantidade de aresta de cortes) custo da pastilha (R$) 32,00 32 até vida útil da pastilha (número de operação) 70,00 70 (estimada) 14-Custo da aquisição do corpo (R$) 550,00 550,00 16-Salário e encargos do operador em ( R$/hora) 15,00 15,00 18-Custo total da máquina (R$/Hora) 120,00 120,00 20-Produção por ano (peças/ano) 40000, ,00 (* )disponível nos catálogos de ferramenta de usinagem Com base nos dados da tabela 4 conclui-se que o processo pode ser otimizado, alterando 4 variáveis do processo, em 3 aspectos principais, que são: O aumento do avanço, o aumento da velocidade de corte, aumento da vida útil e redução do preço da ferramenta, respectivamente os itens 3, 4, 12 e 13 da Tabela 4. Em seguida, são efetuadas as simulações de cada caso com os ajustes e levando em conta as condições possíveis. A fim de exemplificar as possíveis alterações são detalhados abaixo exemplos de simulação para cada um destes aspectos:

43 43 a. Análise com o aumento de vida da ferramenta em 20%, que pode ser obtida por diversas intervenções no processo. Como exemplo a melhoria da refrigeração da ferramenta, melhoria da rigidez do sistema maquina-peça-ferramenta-dispositivo ou até a substituição da ferramenta por outra sem que ocorram alterações de outros parâmetros da planilha exceto no aumento da vida da ferramenta. Análise de custo benefício da ferramenta Antes Depois DADOS DA FERRAMENTA atual proposta 1-Percurso de avanço (mm) 98,0 98,0 2-Diâmetro do furo (mm) 25,0 25,0 3-Avanço (mm/rotação) 0,16 0,16 4-Velocidade de corte (m/min) 110,0 110,00 5-Tempo de corte (min) 0,4 0,4 6-Tempo improdutivo (min) 0,5 0,5 7-Tempo de troca de ferramentas (min) 0,3 0,3 8-Tempo total (min) 1,2 1,2 9-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça) 0,11 0,10 10-Numero de aresta da pastilha 4,0 4,0 11-vida útil do corpo (em quantidade de aresta de cortes) , ,0 12-custo da pastilha (R$) 32,0 32,0 13-vida útil da pastilha (número de operação) 70,0 84,0 14-Custo da aquisição do corpo (R$) 550,0 550,0 15-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça) 0,3 0,3 16-Salário e encargos do operador em R$/hora 15,0 15,0 17-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça) 2,4 2,4 18-Custo total da máquina (R$/Hora) 120,0 120,0 19-CUSTO DE PRODUÇÃO DE USINAGEM POR PEÇA (R$/peça) 2,8 2,8 20-Produção por ano (peças/anos) 40000,0 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça)/ANO) CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça/ANO) CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça/ANO) Ganhos R$ 762,43 1% Análise de custo benefício de ferramenta atual proposta 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA 22-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM 23-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça)/ANO) (R$/peça/ANO) (R$/peça/ANO) Figura 8-Análise com aumento de vida da ferramenta em 20% Fonte: Autor

44 44 b. Analise com redução de 20% no custo da ferramenta, que neste caso pode ser obtido pela negociação de compra. Como exemplo a compra de outro fornecedor de ferramentas. Análise de custo benefício da ferramenta Antes Depois DADOS DA FERRAMENTA atual proposta 1-Percurso de avanço (mm) 98,0 98,0 2-Diâmetro do furo (mm) 25,0 25,0 3-Avanço (mm/rotação) 0,16 0,16 4-Velocidade de corte (m/min) 110,0 110,00 5-Tempo de corte (min) 0,4 0,4 6-Tempo improdutivo (min) 0,5 0,5 7-Tempo de troca de ferramentas (min) 0,3 0,3 8-Tempo total (min) 1,2 1,2 9-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça) 0,11 0,09 10-Numero de aresta da pastilha 4,0 4,0 11-vida útil do corpo (em quantidade de aresta de cortes) , ,0 12-custo da pastilha (R$) 32,0 25,6 13-vida útil da pastilha (número de operação) 70,0 70,0 14-Custo da aquisição do corpo (R$) 550,0 550,0 15-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça) 0,3 0,3 16-Salário e encargos do operador em R$/hora 15,0 15,0 17-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça) 2,4 2,4 18-Custo total da máquina (R$/Hora) 120,0 120,0 19-CUSTO DE PRODUÇÃO DE USINAGEM POR PEÇA (R$/peça) 2,8 2,8 20-Produção por ano (peças/anos) 40000,0 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça)/ANO) CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça/ANO) CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça/ANO) Ganhos R$ 914,29 1% Análise de custo benefício de ferramenta atual proposta 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA 22-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM 23-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça)/ANO) (R$/peça/ANO) (R$/peça/ANO) Figura 9- Analise com redução de 20% no preço de compra da ferramenta Fonte: Autor

45 45 c. Análise com ajustes dos dados de corte, que neste caso pode ser obtido pela substituição da ferramenta por uma de melhor desempenho. No mercado existe uma gama bastante ampla de tipos de ferramentas de usinagem e que possibilitam este tipo de avaliação por parte do usuário. Análise de custo benefício da ferramenta Antes Depois DADOS DA FERRAMENTA atual proposta 1-Percurso de avanço (mm) 98,0 98,0 2-Diâmetro do furo (mm) 25,0 25,0 3-Avanço (mm/rotação) 0,16 0,20 4-Velocidade de corte (m/min) 110,0 160,00 5-Tempo de corte (min) 0,4 0,2 6-Tempo improdutivo (min) 0,5 0,5 7-Tempo de troca de ferramentas (min) 0,3 0,3 8-Tempo total (min) 1,2 1,0 9-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça) 0,11 0,18 10-Numero de aresta da pastilha 4,0 4,0 11-vida útil do corpo (em quantidade de aresta de cortes) , ,0 12-custo da pastilha (R$) 32,0 36,0 13-vida útil da pastilha (número de operação) 70,0 50,0 14-Custo da aquisição do corpo (R$) 550,0 550,0 15-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça) 0,3 0,2 16-Salário e encargos do operador em R$/hora 15,0 15,0 17-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça) 2,4 2,0 18-Custo total da máquina (R$/Hora) 120,0 120,0 19-CUSTO DE PRODUÇÃO DE USINAGEM POR PEÇA (R$/peça) 2,8 2,4 20-Produção por ano (peças/anos) 40000,0 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA (R$/peça)/ANO) CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM (R$/peça/ANO) CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça/ANO) Ganhos R$ ,81 14% Análise de custo benefício de ferramenta atual proposta 21-CUSTO DA FERRAMENTA POR PEÇA 22-CUSTO DA MÃO DE OBRA DE USINAGEM 23-CUSTO DA MÁQUINA (R$/peça)/ANO) (R$/peça/ANO) (R$/peça/ANO) Figura 10- Análise com ajuste dos dados de corte

46 ANÁLISE DOS RESULTADOS Ao verificar-se a análise a, da Figura 8, na qual se aumentou a vida útil da ferramenta de usinagem em 20%, o efeito de redução no custo de produção por peça mostrouse inferior a 1%. Assim como a análise b, demonstrada na Figura 9, que propunha uma redução de 10% no custo de ferramenta verificou-se ganho de 1% no custo de produção. Porém, na análise c", apresentada na Figura10, foram incrementados o avanço em 25%, a velocidade de corte em 45% e a elevação de em 11% no preço de compra de uma ferramenta com dados de corte mais elevados. No entanto, conforme menciona DINIS et al. (2010), com o aumento da velocidade também aumenta o desgaste da ferramenta contudo neste caso estima-se uma queda na vida da ferramenta de 29%, porém, a proposta ainda continua apresentando um ganho em termos de custo de produção na ordem de 14%. Através destas simulações de ajustes nos parâmetros de corte da ferramenta de usinagem e com ajuda dos cálculos de custo, pode-se comprovar que o aumento de vida útil ou redução no custo de ferramentas, tem efeito quase que imperceptível no custo total de produção. Verificou-se nas duas primeiras análises, que as reduções ficaram abaixo de 1% perante o custo total de produção. Por sua vez, no caso em que foram ajustados os dados de corte, o custo de produção foi reduzido em até 14%. Portanto se comprova que toda a otimização deve ser feita baseada na redução do tempo de usinagem e no aumento da produção, para isto então se utiliza a velocidade de corte de máxima produção conforme descreve o IME. De acordo com Grzesik (2008), o custo de ferramentas está dentro de um dígito, geralmente 4% do custo de produção. Neste contexto, e com os exemplos acima, pode-se comprovar que qualquer redução no custo de ferramenta tem baixo impacto no custo de produção e qualquer alteração nas condiçoes de corte tem forte influência no custo de produção. Quando se aumenta as velocidades de corte ocorre a redução no tempo de corte, e a consequencia disto é uma menor utilização da máquina e do operador. Também para a validação desta sistemática, utilizou-se a mesma condição inicial dos exemplos anteriores que utiliza os dados iniciais da tabela 4, e alterada apenas uma variável de interesse por vez, com ajuste de 10, 20, 30 e 50% e mensurado em cada ajuste qual foi o efeito no custo. As variáveis que foram ajustadas estão abaixo descritas:

47 47 a. Redução de custo b. Aumento de vida útil c. Aumento nos dados de corte Na Figura 7, o gráfico demonstra que quando altera-se o processo com intervenções nos dados de corte, o custo de produção é muito mais sensível à este ajuste. Sensibilidade do custo de produção com o ajuste das condições de corte Ajuste 10% 12,0% 10,0% 8,0% 6,0% 4,0% 2,0% redução do custo da ferramenta Ajuste50% 0,0% Ajuste 20% Aumento da Vida útil Alteração de dados de corte Ajuste 30% Figura 11- Sensibilidade do custo de produção com o ajuste das condições de corte Fonte: Autor

48 48 CONSIDERAÇÕES FINAIS Tradicionalmente os cálculos de custo benefício de ferramenta de usinagem têm sido fundamentados unicamente no cálculo de custo de ferramenta por peça sem levar em conta os impactos deste no custo de produção, bem como, interferência de demais parâmetros do processo Este trabalho propôs um procedimento prático para análise de custo benefício de ferramentas de usinagem, e tem se apresentado como condição para compreender como as variáveis ligadas a ferramentas de usinagem podem afetar o custo de produção. Dentro desta abordagem percebe-se que este método de análise possibilita realizar estimativas e ensaios teóricos eliminando desperdícios de tempo e recursos despendidos em teste práticos. O cálculo do custo benefício da ferramenta de usinagem se distingue como importante ferramenta de apresentação dos ganhos que complementa os argumentos de venda e ou justificativa de compra numa negociação de ferramenta de usinagem. Esta metodologia tem seu destaque para análise do custo de produção na usinagem, mas também pode contribuir para suporte de decisão nas intervenções feitas em processos de usinagem. Conclui-se então que quando se busca redução de custo de produção na usinagem, qualquer redução no custo de ferramenta por peça tem baixo impacto, porém conforme mostra a figura 11, quando se altera os dados de corte, aumentando as velocidades e reduzindo o tempo de usinagem, os ganhos no custo de produção são sempre maiores.

49 49 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BACIC, M.J. y Costa, E.A, (1995): Sistema de Custeio para uma Pequena Empresa de Usinagem de Peças: Um Caso Prático. in: IV Congresso Internacional de Custos, 16 a 20 de outubro. Anais: Vol. 2, págs , Campinas, Brasil. BORNIA, Antônio Cézar. Análise gerencial de custos: aplicação em empresas modernas. 2. ed. São Paulo: Atlas, COPPINI N. L.; BAPTISTA E. A. Alternativas de otimização dos parâmetros de corte para cenários de fabricação de usinagem. In: Encontro Nacional de Engenharia de Produção, ENEGEP.1998 Niterói R.J COPPINI N. L.; BAPTISTA E. A. Maximizando o lucro: otimizando processo de usinagem com auxílio de sistema especialista, Pesquisa feita em 18/06/2011 site:http://www.abepro.org.br/biblioteca/enegep2001_tr92_0453.pdf DESCHAMPS, F. Contribuições para o Desenvolvimento de um Sistema de Visão Aplicado ao Monitoramento do Desgaste de Ferramentas de Corte, o Sistema Toolspy p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). UFSC. Florianópolis, DINIZ, A. E. et al. Tecnologia da usinagem dos materiais. 7.ed. São Paulo: Artilber, 2010 DOYLE, L. E. Processos de Fabricação e Materiais para Engenheiros. São Paulo. Editora Edgard Blücher, FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos Metais. Volume 1. São Paulo: Editora Edgard Blücher, FERRARESI, Dino. Usinagem dos Metais. Volume 1. São Paulo: Editora Edgard Blücher, GRZESIK, Wit. Advanced machining processes of metallic materials: theory, modelling and applications. New York: Elsevier, 2008 GIL, Antonio Carlos. Como elaborar projetos de pesquisa. 5ª ed. São Paulo: Atlas, HANSEN, Don R. MOWEN, Maryanne M. Gestão de custos: contabilidade e controle. 3. ed. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, JESUS, E. R. B de. Ferramentas de Usinagem em Aço Rápido AISI M2 Obtido por Conformação por SPRAY p. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear - Materiais). Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares. São Paulo, KÖNIG, W. Tecnologia da Fabricação: Tornear, Fresar e Furar, v.1, Alemanha: Universidade Técnica de Achen, Tradução de Walter Lindolfo Weingaertner, UFSC. MACHADO, A. R. et al. Teoria da usinagem dos materiais. São Paulo: Editora Blucher, 2009.

50 50 MACHADO, A. R.; SILVA M. B. Usinagem dos metais Apostila 8ªversão. MARTINS, E. Contabilidade de Custos. São Paulo: Editora Atlas, MEGLIORINI, E. : Custos. São Paulo: Editora Pearson Makron Books, MIGUEL P. A. CAUCHICK; e COPPINI N. L. Cost per piece determination in machining process: An alternative approach (1995). Int. J. Math. Tools Manufact. Vol. 36, No. 8, pp , 1996 STEMMER, G. E. Ferramentas de Corte I: brocas, alargadores, ferramentas de roscas, fresas, brochas, rebolos e abrasivos. Florianópolis: Editora da UFSC, STEMMER, G. E. Ferramentas de Corte II: brocas, alargadores, ferramentas de roscas, fresas, brochas, rebolos e abrasivos. Florianópolis: Editora da UFSC, TELECURSO Curso profissionalizante: mecânica: leitura e interpretação de desenho técnico mecânico. São Paulo: Editora Globo, WALTER Catálogo geral, Torneamento,furação, fresamento e elementos de fixação.

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