MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADOR: UM ESTUDO DE CASO EM UMA EMPRESA METAL-MECÂNICA

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1 MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADOR: UM ESTUDO DE CASO EM UMA EMPRESA METAL-MECÂNICA Luiz Antonio Carrasco Junior (Unicep) Gabriela Azevedo Motta (UFSCar) Luciane Cristina Trulha (Intecmat) Vivian Karina Bianchini (Unifran) Renato de Camargo Bortholin (Unifran) Com a globalização cada vez mais presente no dia a dia de todos, é indispensável para uma empresa, em fase de contínuo crescimento, possuir em seu planejamento uma fonte de informações que sejam confiáveis e garantidas, para o cumprimento ddo prazo e satisfação dos clientes. Se a empresa não possuir uma fonte de dados confiáveis para estimar prazo, pode ocorrer muitas vezes cancelamento de pedidos. Dessa forma o objetivo proposto neste trabalho baseia-se em uma análise da produção após a implantação do CIM na produção de uma empresa metalmecânica, visualizando dados importantes que eram despercebidos. Com a implantação desse sistema integrado busca-se organizar a produção, estimar com mais confiança prazos e recolher dados precisos para uma análise mais profunda no planejamento e controle da produção. Foi feito um estudo de uma empresa localizada no interior do estado de São Paulo, focada no desenvolvimento e na fabricação de produtos e sistemas para controle de fluidos industriais, onde foi implantado o sistema e os resultados foram importantes para a visualização de dados despercebidos anteriormente, bem como organizar a produção, estimar com mais confiança prazos e recolher dados precisos para uma análise mais profunda no planejamento e controle da produção. Palavras-chaves: PCP, CIM, Empresa metal-mecânica

2 Introdução A evolução da produção tem se apoiado em novas tecnologias, automação e em sistemas de informação. A aplicação destas novas tecnologias é determinante no desempenho das empresas, ajudando no desenvolvimento de novos produtos e aumento da produtividade, resultando em um melhor desempenho operacional das organizações. O ápice dessa evolução é atingido quando se obtém integração de todos os recursos e informações do sistema operacional. Como grande apoio na busca da eficiência na produção, tem-se a Manufatura Integrada por Computador (CIM Computer Integrated Manufacturing) que permite a integração dos sistemas de produção, utilizando informação, computação e automação, constituindo-se em um poderoso auxílio tanto a nível operacional, como tático e estratégico para as organizações. Suas atividades envolvem projeto, pedidos, planejamento e programação da produção, ou seja, todas as informações e ações que possibilitem e auxiliem a produção, sendo muito utilizada para questões de controle da produção dentro da organização. Este artigo analisa o acompanhamento da implementação de um sistema de automação em uma empresa metal mecânica na região central do estado de São Paulo. Para tal fim, apresenta-se um referencial teórico, no qual serão abordados os conceitos de PCP (Planejamento e Controle da Produção), bem como sua integração com o CIM. Como resultados apresentam-se as melhorias no sistema de informação entre o PCP e a produção em si, juntamente com a comparação de dados da implantação do CIM. 2. Planejamento e Controle da Produção O Planejamento e Controle da Produção (PCP) consiste em atividades de decisão com o objetivo de definir o que, quanto e quando produzir, comprar e entregar, além de quem e/ ou onde e/ou como produzi (FERNANDES & GODINHO, 2010). Dentre as funções do PCP, Slack et al. (2002) citam as seguintes: - Traduzir a direção estratégica em ação operacional; - Projetar a operação, bem como os sistemas ou processos que produzem os produtos/serviços; - Planejar e controlar as atividades das operações, decidindo quando e onde as atividades ocorrerão, reagindo a quaisquer desvios de planos; - Melhorar o desempenho da operação com referência aos objetivos estratégicos, por meio da combinação de atividades de melhoria; - Trabalhar conjuntamente com outras áreas funcionais da empresa; 2

3 - Compreender o impacto sobre a operação, responsabilidade social e ambiental, novas tecnologias e gestão do conhecimento Integração entre PCP e tecnologia de informação Segundo Martins (2009) as empresas de manufatura têm investido forte na Tecnologia de Informação (TI) como ferramenta competitiva e estratégica, que contribui não apenas para a eficiência na redução de custos operacionais, mas também para outros fatores, tais como, flexibilidade da produção, produtos com melhor qualidade, melhores serviços e velocidade de entrega. O PCP se beneficia dessa tecnologia ao integrar as atividades de planejar, programar e controlar as operações de manufatura, de forma a alimentar os clientes com informações atualizadas sobre as entregas dos produtos permitindo a programação dos fornecedores. Assim a TI pode ser uma arma competitiva, desde que seja bem gerenciada. Rabelo & Klen (2000) apontam que um sistema de informação eficiente provê às várias atividades de uma empresa, para terem acesso à informação certa, no momento certo, no lugar certo, do modo certo, com poucas interfaces, problemas de redundância ou ausência de informação. Para uma total integração entre os sistemas de informação, existem quatro níveis de integração (FAVARETTO & BREMER, 1997), que são: - Interconectividade; - Interoperabilidade; - Consistência Semântica; - Integração Convergente. Nessas condições de integração da tecnologia de informação, sistemas de informação e PCP têmse o CIM (Computer-integrated manufacturing) como forma de a utilização do processamento de dados eletrônicos e o fluxo de informações auxiliado por computador em todos os setores da empresa (ROZENFELD, 1996) CIM Segundo Harrington (1973) apud Cottyn et al. (2008) o conceito de CIM (Computer Integrated Manufacturing) surgiu em 1973 como sendo a direção lógica de desenvolvimento das empresas industriais, onde a otimização não passaria por aumentar a eficiência da empresa em setores isolados, mas necessariamente no todo, de forma interdependente, guiada pela informação. A idéia intrínseca de CIM é a de que o obstáculo principal para as empresas alcançarem um nível mais eficiente de funcionamento é centrado na falta de integração entre os seus departamentos, atividades e sistemas. 3

4 O CIM envolve não só os aspectos relacionados com as atividades de produção, mas também as questões de marketing, vendas, gestão de estoques, finanças e pessoal. De acordo com Moura Jr (1996) o CIM é a designação utilizada para descrever a completa automatização da fábrica, na qual todos os processos e atividades são controlados por computador, e onde a informação que circula é, tratando-se de completa integração, exclusivamente na forma digital. No ambiente CIM, a necessidade do papel, como veículo de informação, é eliminada. Segundo Tovar (1996), o objetivo geral do CIM é proporcionar às empresas uma melhor percepção sobre o seu estado geral e uma maior agilidade e capacidade de reação e de adaptação, de uma forma coordenada, rápida e flexível, de acordo com as características de duas fontes de informações: - Externo: os pedidos e alterações oriundas do mercado / clientes; - Interno: os eventos previstos e os inesperados oriundos da empresa e do chão de fábrica. Um sistema de produção automatizada é um sistema que interliga estações de processamento capazes de processar, de uma forma automática e simultânea, uma grande variedade de componentes sob comando computadorizado. O sistema é interligado por um subsistema de transporte de materiais, mas também por uma rede de comunicações responsável pela integração dos aspectos de fabricação. O sistema tem que exibir grande flexibilidade no encaminhamento dos componentes do(s) produto(s), no processamento dos componentes, na coordenação e controle da manipulação dos materiais e na utilização das ferramentas apropriadas (PALOMINO, 1995). Segundo o mesmo autor, um sistema de produção automatizada tem as seguintes características: - Alto grau de automatização; - Alto grau de integração e interligação; - Alto grau de flexibilidade e evolutibilidade. A rede de comunicações não só é responsável pela transferência de informação, por exemplo, programas entre as estações de processamento, como também suporta a coordenação, monitoração, controle e gestão de todo o sistema (TOVAR, 1996). A evolução dos esquemas de fabricação, numa perspectiva elaborada, é a que se apresenta a seguir pela Figura 1: 4

5 Figura 1 - Evolução dos sistemas de fabricação FONTE: TOVAR, 1996 Quando comparado com a fabricação tradicional, de acordo com Cunha (1999), diversas vantagens podem ser atribuídas aos sistemas de produção automatizada: - Aumento da produtividade; - Redução dos leads times; - Redução do trabalho em processo; - Redução dos custos laborais; - Aumento da qualidade do produto; - O equipamento é utilizado de uma forma mais eficiente Estrutura do CIM As arquiteturas de sistemas de controle modernos são baseadas no conceito de Sistema de Controle Hierárquico Distribuído. Nestas, as ações de controle são efetuadas pela junção de máquinas com poder de decisão, geograficamente distribuídas, perfeitamente autônomas e autocontidas, que, pela junção de esforços, trabalham para a implementação da tarefa de controle global (FRIEDRICH, 1996). Como Estrutura Hierárquica do CIM tem-se o conjunto total das funções a serem implementadas por um sistema de controle distribuído, o qual têm diferentes exigências em nível da rapidez de atuação e da importância estratégica dessa mesma atuação. Assim, as ações a implementar 5

6 surgem agrupadas em vários níveis hierárquicos, havendo características funcionais e temporais bem específicas a cada nível. Delgado (1998) considera a estrutura do CIM, associado a quatro níveis máquina, célula, setor e fábrica como representado na Figura 2. Figura 2 - Estrutura do CIM FONTE: DELGADO, 1998 No nível de Instrumentação são efetuadas as operações elementares de reações aos estímulos do processo, também designadas por ações de controle em tempo real. O nível da Célula é constituído por um conjunto de máquinas destinadas a efetuarem o sincronismo entre as operações elementares do nível inferior. Estas efetuam ainda a sua supervisão, com relação à detecção de anomalias e à sua recuperação, enviando mensagens sobre o estado de funcionamento ao nível imediatamente superior. O nível do Setor, também designado por Nível de Supervisão, são efetuadas as operações de condução e controle do processo por setores, sincronização, escalonamento de operações e flexibilização da produção em face das ordens vindas do nível superior e de restrições e informações vindas do nível inferior. No nível Fábrica encontra-se o supervisor global que atua com os operadores (funcionários), com o exterior e com o nível imediatamente inferior. Aqui estão integradas e são tomadas todas as ações de controle estratégico e é efetuada a supervisão global do sistema. 6

7 3. Estudo de Caso 3.1. Empresa estudada A empresa estudada está localizada no interior do estado de São Paulo, especializada no desenvolvimento e na fabricação de produtos e sistemas para controle de fluidos industriais. Seu foco está na elaboração de produtos cada vez mais eficazes, econômicos e acessíveis, os quais ajudam clientes e usuários a reduzir seus custos energéticos e operacionais, agregando eficiência térmica e produtividade, além da conservação de recursos naturais para geração de vapor industrial. Toda a linha de produtos de inovação tecnológica foi desenvolvida em parceria com profissionais especializados que atuaram direta ou indiretamente na elaboração do projeto. Seus produtos são vendidos em mais de vinte países por meio de uma rede de distribuidores atendendo a uma variada gama de segmentos: alimentos, usinas, têxteis, químicas e petroquímicas, farmacêutica, papel e celulose até grandes fabricantes de equipamentos industriais Coleta de Dados A coleta de dados foi realizada em dez meses, entre novembro de 2010 e agosto de 2011, que correspondeu ao período de adoção do novo sistema de acompanhamento e monitoramento da produção. Este sistema permitiu a coleta de dados importantes para a melhoria dos processos produtivos e uma análise mais profunda da produção, a qual passou a ser acompanhada em tempo real, conectando os coletores de dados aos computadores. O módulo denominado CRP-DA, cuja sigla significa Controle de Recursos Produtivos, automatizou os apontamentos da produção no chão de fábrica, com uma interface de fácil utilização, disponibilizando diversos controles para agilizar a gestão das ordens de produção e serviço, como: carga de máquina, rendimento, eficiência, tempo padrão, tempo real de produção, índices OEE (Overall Equipment Effectiveness Eficiência Global do Equipamento) e um conjunto de relatórios e análises comparativas que foram e estão sendo fundamentais para as decisões no chão de fábrica. Esses relatórios e análises compreendem informações como: início e fim da produção, setup, paradas, motivos de parada, quantidade produzida, refugo e retrabalhos. O supervisório do módulo CRP-DA disponibiliza um conjunto de painéis visuais e sinóticos para o acompanhamento em tempo real da produção. Por meio dos diversos indicadores, o CRP-DA auxilia a empresa a controlar a eficiência e o rendimento do seu chão-de-fábrica. Um dos diferenciais deste sistema é a capacidade de integração com um grande número de equipamentos industriais. Desta forma, a coleta automática pode evitar qualquer manipulação dos dados e/ou erros de apontamento, proporcionando mais segurança e rapidez na tomada de decisões. 7

8 Por meio do Módulo Comunica, o CRP-DA se integra a sistemas ERP de diversos fornecedores, permitindo a importação de dados cadastrais, como máquinas, peças, ordens de produção, entre outras, além de permitir a exportação dos dados coletados na produção, como quantidades produzidas, tempos, entre outros. O funcionamento desse sistema de acompanhamento e monitoramento da produção pode ser observado na Figura 3, abaixo: Figura 3 - Esquema da integração entre os módulos Implantação do sistema A implantação do sistema iniciou-se com a adaptação dos coletores nas máquinas da produção. Esses coletores são aparelhos que permitem o apontamento de dados referente à ordem de produção, fazendo migração das informações recebidas para o computador onde está implantado o gerencial. Foram implantados coletores em três setores distintos da empresa Controle Numérico Computadorizado (CNC), usinagem e montagem. No CNC, composto por seis máquinas, foi adaptado um coletor em cada máquina, no qual o próprio sistema da máquina interage com o sistema de automação, no qual é necessário somente o apontamento do número da ordem de serviço a ser iniciado, o restante do apontamento, é automático, não necessitando de intervenção do operador. Na usinagem (composta de tornos mecânicos, furadeiras e fresadoras), bem como na montagem, foram implantados apenas um coletor para cada setor, onde os próprios funcionários fazem o apontamento manual por meio da ordem de serviço que é entregue junto com o material que deve ser produzido. 8

9 Para o bom funcionamento desse sistema, foi realizado um treinamento com os funcionários do PCP e os funcionários da produção. O treinamento do PCP foi realizado após a adaptação dos coletores, que teve duração de três dias, no qual foram abordados os assuntos referentes ao sistema gerencial, desde criação, cadastro das máquinas, setores no sistema, até a análise dos resultados da produção diária, acompanhamento em tempo real da produção, análise da eficiência, produtividade e tempo padrão. O treinamento dos funcionários da produção, incluindo os líderes, foi realizado com duração de oito horas, no qual foram abordados os assuntos referentes à realização do apontamento iniciar e finalizar produção, anotação de defeitos e retrabalhos ocorridos durante a produção, parada de máquinas e quantidade de produção. Após esse período de treinamento, os funcionários passaram a fazer seus apontamentos nos coletores diariamente, em todos os turnos Resultados Na empresa em questão, não havia um indicador de tempo que auxiliava na estipulação do prazo do pedido. Essa estipulação era realizada de acordo com a experiência do planejador, o que gerava grande risco de erros e, conseqüentemente, o atraso de pedidos e descontentamento dos clientes. Com a aplicação deste sistema, observou-se que o prazo tornou-se mais real, com grandes perspectivas de acerto e, além disso, obtenção de resultados sobre tempo padrão, eficiência e produtividade. O prazo dos pedidos era definido pelo próprio planejador, devido à sua experiência, ou seja, era alta a possibilidade do pedido ser entregue com atraso, ocasionando o descontentamento do cliente e muitas vezes o cancelamento do pedido. Além disso, o controle da produção era realizado por um funcionário especifico do PCP, que acompanhava a produção e a controlava constantemente no chão de fabrica, para ser cumprido o que foi prometido para o cliente, o que ocasionava um relevante desgaste de informações e tempo. O novo sistema possibilitou uma programação mais confiável, pois no momento que o pedido é lançado pelo departamento de vendas no sistema ERP, estas informações migram para o sistema de automação, no qual de acordo com o prazo estabelecido, o sistema automaticamente distribui na linha de tempo, e em qual máquina pode ser realizada as operações, possibilitando várias opções de distribuir as atividades operacionais. Com isso, o planejador consegue rapidamente identificar quais serão os gargalos, onde poderão ocorrer problemas de acúmulo de serviço, e obtém as informações necessárias para estipular um prazo mais confiável junto ao cliente. O controle passa a ser verificado pelo próprio planejador, pois consegue visualizar em tempo real o que esta sendo produzido em cada máquina. Antes da implantação do sistema, o tempo padrão era calculado por meio de monitoramento em chão de fábrica por um funcionário específico do PCP. Esse cálculo era feito com medições in loco por meio do uso de um cronômetro e uma ficha na qual eram preenchidos os tempos de cada operação, sendo que o funcionário deveria acompanhar as operações, para anotar os resultados na ficha de controle e depois repassar a informação obtida manualmente para o ERP. Após a implantação, houve uma mudança significativa neste aspecto, pois no momento que o funcionário 9

10 da produção realiza um apontamento nos coletores, de início e fim da produção, o próprio sistema calcula automaticamente o tempo que foi necessário para a execução das operações. Devido à informatização, essas informações são obtidas automaticamente no próprio sistema. O sistema também proporcionou uma melhoria na produtividade e utilização das máquinas, pois antes da implantação, havia muita ociosidade e baixa utilização das mesmas, pois não havia um método eficaz de controlar rigidamente estes aspectos. Com a implantação do sistema e com o monitoramento realizado pelo PCP por meio do relatório gerencial, houve uma preocupação maior dos funcionários de chão de fábrica em realizar os apontamentos corretamente nos coletores para que não houvesse futuros problemas, ocasionando uma relevante diminuição de ociosidade. Uma vez que o funcionário aparecia com ociosidade no relatório gerencial, o PCP já informava aos superiores, e questionava o motivo desta ociosidade, solucionando, então, o problema de alta ociosidade. Verificou-se também que a ociosidade não significava que o funcionário estava sem trabalho, mas sim que ocorriam situações de processo e controle que ainda precisavam ser catalogadas para serem inseridas no sistema. O controle de refugo e retrabalho era realizado pelo controle de qualidade, que matinha uma ficha de controle atualizada diariamente, com os valores de quantidade referente aos refugos e retrabalhos que ocorriam no decorrer do dia, por meio da inspeção, junto com a ordem de serviço. O sistema proporcionou um controle menos trabalhoso e mais prático, pois o próprio funcionário, ao constatar que um produto/peça apresentava defeitos, ou necessidade de realizar um retrabalho, já informava ao controle de qualidade, este por sua vez, realizava o apontamento do ocorrido. As informações feitas pelo controle de qualidade migravam para o gerencial, sendo possível obter dados precisos de quantidade de retrabalho, refugo e médias destes índices, por meio de relatórios diários, semanais ou mensais. O armazenamento dos programas das máquinas de controle numérico CNC, eram mantidos na memória da própria máquina, porém o espaço de armazenamento era insuficiente, devido à alta quantidade de programas, ou seja, mantinha somente os programas que eram mais utilizados. Com isso, quando uma peça que não tinha muita rotatividade era vendida, o tempo perdido para programar a máquina novamente era muito grande. O novo sistema ofereceu uma rede de comunicação entre a memória da máquina do controle numérico e o gerencial, com uma alta capacidade de armazenamento, possibilitando com que os novos programas ou os programas que são utilizados com menor frequência sejam todos armazenados, proporcionando também a transferência de programas entre uma máquina e outra por meio de sua comunicação wireless. 4. Análise dos Resultados Após a implantação, algumas dificuldades puderam ser observadas no ambiente da produção, como a dificuldade de apontamento e, por vezes, a resistência do apontamento correto por parte do funcionário, ainda com receio das mudanças promovidas no chão de fábrica. No início ocorreram muitas dúvidas em relação à realização dos apontamentos, sendo que o funcionário esquecia de apontar, mas isso foi resolvido com o constante monitoramento da produção, por meio do gerenciamento realizado pelo PCP. A resistência dos funcionários no apontamento 10

11 correto foi a maior dificuldade, pois devido ao constante monitoramento, as responsabilidades em produzir dentro do tempo padrão estabelecido aumentaram, deixando alguns funcionários com a sensação de estar sob controle pela empresa. A dificuldade de apontamento também foi verificada junto aos funcionários mais antigos da empresa, que não conseguiam uma boa interação com o sistema comunicativo dos coletores. E, por fim, nos coletores do setor de montagem e usinagem (tornos mecânicos), nos quais os apontamentos eram realizados manualmente, observou-se uma negligência dos funcionários, que apontavam no coletor o início da produção, porém estendiam esse período de tempo, deixando o sistema gerencial apontar que estavam em produção influenciando a quantificação do tempo padrão de produção. Em vista das dificuldades observadas na implantação, o departamento responsável buscou algumas soluções para um bom funcionamento do sistema. A resistência dos funcionários foi amenizada com a estipulação de prêmios para aqueles que apontassem corretamente. Houve um acompanhamento com foco nos funcionários com maior dificuldade de interação, sendo que um funcionário específico do PCP acompanhava passo-a-passo os apontamentos a serem realizados. Com o constante monitoramento, os funcionários que cometiam negligências nos apontamentos foram acompanhados por um período de tempo, com uma análise mais profunda em seus apontamentos, visando rastrear qualquer tipo de erro. Após a implantação e análise dos resultados, foi sugerida para a empresa uma adaptação do sistema para o controle e definição do valor da participação de lucro de cada funcionário, que está em análise pela mesma. Com esse novo procedimento, além do funcionário se comprometer com o apontamento realizado, a participação de lucro será definida justamente de acordo com os resultados de produção e eficiência, apontados pelo sistema. 5. Considerações Finais Este artigo analisou o acompanhamento da implementação de um sistema de automação em uma empresa metal mecânica na região central do estado de São Paulo. Foram apresentados os conceitos do PCP e sua integração com o CIM. Verificou-se que foi possível atender o objetivo proposto de analisar a produção após a implantação do CIM na produção de uma empresa metalmecânica. Por meio da análise, após a implantação, foi possível visualizar dados importantes que eram despercebidos anteriormente, bem como organizar a produção, estimar com mais confiança os prazos e recolher dados precisos para uma análise mais profunda no planejamento e controle da produção. Observaram-se melhorias no sistema de informação entre o PCP e a produção em si, juntamente com a comparação de dados da implantação do CIM. Referências COTTYN, J.; STOCKMAN, K.; VAN LANDEGHEM, H. The Complementarity of Lean Thinking and the ISA 95 Standard. WBF 2008 European Conference. Barcelona,

12 CUNHA, P.F. CIM Evolução competitiva das empresas. Disponível em: <http://ltodi.est.ips.pt/pcunha/pdf%c2%b4s/go_ig/mod%202%20cim.pdf>, último acesso em 09/06/2011. DELGADO, J.D.B. Tecnologia CIM : Fatores críticos na sua implementação. Disponível em: < último acesso em 09/06/2011. FAVARETTO, F.; BREMER, C.F. Sistematização para implantação integrada de sistemas de planejamento fino da produção. Gestão e Produção. Vol. 4, n. 1, p , abr FERNANDES, F.F.; GODINHO Fº, M. Planejamento e Controle da Produção dos fundamentos ao essencial. São Paulo: Atlas, FRIEDRICH, L.F. Uma Abordagem Distribuída no Desenvolvimento e Implementação do Software de Controle de Chão-de-Fábrica em Sistemas de Manufatura Celular. Tese de Doutorado. Florianópolis, UFSC, MARTINS, F.C. Pesquisa mede a influência da TI no ciclo produtivo. Disponível em: <http://www.nei.com.br/artigos/artigo.aspx?i=80>, último acesso em 08/06/2011. MOURA Jr, A.N.C. Novas tecnologias e sistemas de administração da produção - análise do grau de integração e informatização nas empresas catarinenses. Dissertação de Mestrado. Florianópolis, UFSC, PALOMINO, R.C. Uma Abordagem para a Modelagem, Análise e Controle de Sistemas de Produção Utilizando Redes de Petri. Dissertação de Mestrado. Florianópolis, UFSC, RABELO, R.J.; KLEN, A.A.P. Escalonamento cooperativo organizacional. Gestão e Produção. Vol. 7, n. 3, p , dez ROZENFELD, H. Reflexões sobre a manufatura integrada por computador (CIM). In: MANUFATURA CLASSE MUNDIAL: Mitos e realidade. São Paulo, SLACK, N. et al. Administração da produção. São Paulo: Atlas, TOVAR, E. Introdução à informática industrial. Disponível em: <http://www.dei.isep.ipp.pt/~emt/infind/ii_1b.pdf> último acesso em 09/06/

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