Definição do grau de automação para fabricação de carroçaria bruta de automóveis a partir da aplicacao da análise multicritério

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1 Definição do grau de automação para fabricação de carroçaria bruta de automóveis a partir da aplicacao da análise multicritério José Sebastião Zago (UFF) Jose.zago@dcx.com Helder Gomes Costa (UFF) hgc@vm.uff.br Resumo Em face da crescente competição no setor automotivo brasileiro, o que levou a uma redução do lead time no lançamento de novos modelos, tornou-se necessário medidas de otimização no sistema de gestão dos processos internos, bem como dos processos que ocorrem na interface com a cadeia produtiva. Considerando-se a necessidade de nova carroçaria para cada novo modelo de veiculo, faz-se necessário, a fim de se manter a competitividade, uma discussão quanto ao índice de automação que deve ser aplicado ao processo produtivo. O presente trabalho aborda uma discussão quanto ao grau de automação que poderá ser utilizado quando da definição de novos processos para a fabricação da carroçaria bruta. Este estudo fundamenta-se na integração de conceitos do Auxilio Multicritério à Decisão (AMD) e ao conjunto de critérios que são relevantes para a definição do processo produtivo. Demonstra ainda, à luz do AMD, os processos aplicados na fabricação da carroçaria bruta do veiculo Classe A na fábrica de Juiz de Fora. Palavras-chave: Fabricação, Automação, Multicritério, ELECTRE TRI. 1. Introdução Conforme reportado em Garcia (2006), a indústria automobilística mundial representa um dos mais importantes segmentos industriais, produzindo, em 2004, 45 milhões de novos automóveis de passeio em diversos países. Carvalho (2003) destaca que a partir dos anos 90 ocorre a nível mundial, de forma bastante dinâmica, uma série de modificações, como: um acentuado processo de globalização; uma diminuição dos diferenciais competitivos entre os fabricantes ocidentais e os japoneses, a inserção dos fabricantes coreanos; a recuperação dos grandes fabricantes americanos; um acirramento da concorrência nos mercados de maior potencial de consumo; e, a emergência de novos pólos de crescimento nos países em desenvolvimento. Tal contexto resulta na necessidade de maior produtividade, provocando uma reestruturação na cadeia produtiva, e conforme descrito por Salerno, Marx e Zilbovicius (2003) a indústria nacional precisou adotar métodos e processos para poder alcançar os padrões japoneses. Conforme Ghinato (1996) iniciou-se a implementação de um sistema de produção muito mais eficiente, flexível, ágil e inovador, definido como lean production, o qual está fundamentado em três fatores: fluxo contínuo; tempo ciclo ( takt time ) e, produção puxada. Além da implementação dos sistemas de produção, buscou-se uma maior flexibilização da mão de obra, através da implementação da filosofia de trabalho em grupo. Iniciou-se ainda, conforme Juran (1986) um movimento voltado à melhoria continua da qualidade, denominada como Qualidade total (TQM Total Quality Management ), além de se tornar necessário à obtenção certificações como ISO 9001, ISO , OHSAS Um dos fatores para aumentar a competitividade e gerar maior flexibilidade no processo produtivo pode ocorrer através da automação dos processos. Fujimoto (1997) considera 1

2 quatro tipos de diretrizes para a automação dos processos: alto índice tecnológico; baixo custo; condição do trabalho; e, foco motivacional. A combinação destas diretrizes produz alternativas de automação a serem adotadas pela organização. 2. Objetivo Este trabalho tem por objetivo geral (analisar, discutir e) desenvolver critérios que auxiliem a definir a relação adequada entre a automação e a utilização de mão de obra aplicada à fabricação da carroçaria bruta de automóveis quando da definição do processo produtivo, apoiando-se nos conceitos do Auxilio Multicritério à Decisão (AMD). Aborda ainda os seguintes aspectos: considerações sobre as estratégias de automação; critérios que devem ser considerados quando da definição do processo e aplicação dos conceitos de AMD utilizando-se o método ELECTRE TRI através de experimento utilizandose a fabricação da carroçaria bruta do veiculo Classe A produzido em Juiz de Fora. 3. Estratégias para automação Definir uma estratégia de automação, conforme Fujimoto (1997) significa definir critérios de forma coerente, visando a otimização da performance na manufatura, estes critérios são demonstrados na figura 1. 4) Automação com foco Motivacional Foco no Sistema 2) Automação com baixo custo Como melhorar? Performance no Trabalho Motivacional Adaptada ao Homem Baixo custo Alto índice tecnológico (Alto custo) Performance no Produto 3) Condição do Homem Foco no Elemento O que melhorar? 1) Alto Índice Tecnológico alto custo Figura 1 Quatro tipos de Estratégias de automação Fonte Adaptada de Fujimoto (1997) Inicialmente precisa ser definido o que se quer melhorar: performance do produto no mercado (competitividade) ou performance do trabalho (produtividade); em seguida definir o como alcançar estas melhorias, focalizando-se no elemento ou no sistema Estratégia voltada ao alto índice tecnológico Alto custo Esta estratégia pressupõe que as automações dos postos de trabalho individualizadas irão aumentar a performance do produto no mercado, através de otimização dos custos ou ainda dos índices de qualidade. Esta estratégia fundamenta-se no elevado índice tecnológico empregado (quanto maior o índice de automação, melhor tende a ser a competitividade) Estratégia voltada à automação com baixo custo Esta estratégia visa e está voltada totalmente à performance do sistema, e não no posto individualizado, o objetivo é de se aumentar a produtividade, qualidade e flexibilidade com 2

3 simples automações nos equipamentos. Pode-se dizer que o foco desta estratégia está na competitividade, e a automação é simplesmente um meio Estratégia voltada à condição do homem Esta estratégia esta voltada à implementação de automação ou semi-automação de modo a aumentar a atratividade do trabalho eliminando-se conforme Fujimoto (1997) os chamados 3- D ( Dangerous, dirty and demanding ) perigo, sujeira e exigências. A característica básica desta estratégia é estar orientada ao trabalhador, focada no elemento, e às condições de trabalho, independendo da performance final Automação com foco motivacional Esta estratégia está orientada a desenhos de sistemas visando a satisfação e atratividade dos postos de trabalho considerando-se o sistema como foco central, coloca uma atenção especial quanto à alienação inerente a um processo tradicional; como o desenhado pelo Fordismo, tenta otimizar a organização do trabalho e os sistemas de produção. 4. Experimento de aplicação da proposta Os dados deste experimento foram extraídos a partir das premissas básicas que definiram os processos de fabricação de carroçarias de um automóvel de passeio produzido em uma fábrica no Brasil. A seguir, descrevem-se as etapas desta aplicação. Para o desenvolvimento deste trabalho contou-se com o apoio de três comissões de especialistas (todos atuando na indústria automotiva) descritas na Tabela 1: Comissão CE1 CE2 CE3 Composição Um diretor de planejamento; um diretor de fábrica fornecedora de equipamentos; um gerente de planejamento de produção; um supervisor de planejamento; e, um gerente de produção. Dois engenheiros e um supervisor de planejamento Quatro engenheiros de processos (dois já participaram do CE2) Tabela 1 - Composição das comissões 4.1. Identificar as alternativas e critérios de avaliação A partir da soma da avaliação dos componentes da CE1, definiram-se ações ou alternativas para a aplicação de automação e os critérios a serem considerados no processo de escolha ver Tabela Especificar a escala para os julgamentos dos graus de importância (pesos) de cada critério Com base nas escalas utilizadas por Freitas e Costa (1997), Azevedo (2001) e Gomes e Costa (2004) que trabalharam com problemas de classificação com características semelhantes ao problema abordado, adotou-se a escala ilustrada na Tabela 3 ALTENATIVAS CRITÉRIOS A1. Automatizar todo o processo produtivo Cr1: Qualidade do produto A2. Automatizar a formação de geometria dos grandes Cr2: Investimentos / custos de operação conjuntos A3. Automatizar subconjuntos Cr3: Volume de produção, A4. Automatizar complemento de solda da carroçaria Cr4: Asseguramento do processo produtivo completa A5. Automatizar subconjuntos críticos Cr5: Repetibilidade do processo A6. Não automatizar o processo. Cr6: Flexibilidade para integração de novos modelos Cr7: Exigências do produto. 3

4 Cr8: Ergonomia Cr9: Mão de obra Tabela 2 Alternativas e critérios Escala verbal Extrema Alta Média Baixa Baixa Desprezível Valor Numérico Atribuir pesos para cada critério Tabela 3 Escala para julgamentos da importância dos critérios O processo de atribuição de pesos deu-se a partir da avaliação preliminar individual dos membros da CE1, após reunião de consenso entre os membros desta comissão chegou-se aos valores dos pesos reportados na Tabela 4. Critério E1 E2 E3 E4 E5 Peso Cr1 Qualidade Cr2 Investimento Cr3 Volume prod Cr4 Asseg. Proc. Produtivo Cr5 Repetibilidade processo Cr6 Flexibilidade integr. novos modelos Cr7 Exigências. Produto Cr8 Ergonomia Cr9 Mão de obra Tabela 4 Pesos atribuídos para cada critério 4.4. Escala de julgamentos dos processos à luz de cada critério As escalas (Tabelas 5 a 13) foram definidas pela comissão CE2. Cr1 Qualidade (Asseguramento) Nota Cr2 Investimento / custos de operação Nota Sem interferência da mão de obra 3 Relação aplicada é menor que zero 3 Com interfer. Parcial da mão de obra 2 Relação aplicada é igual a zero 2 Com a mão de obra 1 Relação aplicada é maior que zero 1 Tabela 5 Qualidade Tabela 6 Investimento / custos de operação Cr3 Volume de produção Nota Cr4 Asseg. processo produtivo Nota Ciclo é menor que 1,5 min / veíc. 3 Controlado automaticamente 3 Ciclo entre 3,0 < te < 1,5 min / veíc. 2 Controle parcial da mão de obra 2 Ciclo maior que 3,0 min / veíc. 1 Controle direto pela mão de obra 1 Tabela 7 Volume de produção Tabela 8 Asseguramento do processo Cr5 Repetibilidade do processo Nota Cr6 Flexibilidade Nota controlada automaticamente 3 totalmente reprogramável 3 garantida por meios auxiliares 2 com limitações 2 assegurada somente pela mão de obra 1 Exclusivo para um produto 1 Tabela 9 Repetibilidade do processo Tabela 10 Flexibilidade Cr7 Exigências do produto Nota Cr8 Ergonomia Nota desenvolvido visando automação 3 sem restrições ergonômicas 3 4

5 desenvolvido a partir de normas técnicas 2 com restrições ergonômicas 2 desenvolvido visando baixa produção seriada 1 condições anti-ergonômicas 1 Tabela 11 Exigências do produto Tabela 12 Ergonomia Descrição Cr9 Mão de obra Nota Necessidade de mão de obra altamente qualificada 3 Necessidade de mão de obra com qualificação média 2 Necessidade de mão de obra com qualificação básica 1 Tabela 13 Disponibilidade da mão de obra 4.5. Emitir julgamento de valor, avaliando o desempenho das alternativas à luz dos critérios. A Tabela 14 apresenta os desempenhos que foram atribuídos a partir de discussão e consenso entre os membros da CE3 para cada fase do processo produtivo à luz de cada critério Identificar as classes de equivalência juntamente com seus respectivos limites Conforme descrito em Yu (1992), e demonstrado na tabela 15, foram utilizadas 3 classes de equivalência e delimitadas por 2 fronteiras. Critérios Alternativas A1 A2 A3 A4 A5 A6 Fronteiras e Categorias Descrição das classes Limite das categorias Cr1 Qualidade A Automatizar o processo Cr2 Investimentos F1 2,5 Cr3 Volume B Autom. parte do processo Cr4 Asseg. Processo F2 1,5 Cr5 Repetibilidade C Não autom. o processo Cr6 Flexibilidade Cr7 Exig. Produto Tabela 15 Classe de Equivalencia Cr8 Ergonomia Cr9 Mão de obra Tabela 14 Julgamentos de valor 4.7. Estabelecer o limite de preferência (p), de indiferença (q) para cada critério. Considerando-se os princípios descritos por Costa e Freitas (2005) adotou-se os valores dos limites de preferência (p) e de indiferença (q) iguais a 0,0; observando-se que: Qualquer valor no intervalo [0; 0,5) tem o mesmo efeito (em função da escala de julgamentos adotada); q = p < 0,5 (em função das classes adotadas) Estabelecer o limite de veto (v) para cada critério. Devido ao fato de não haver subordinação entre as alternativas consideradas, o grupo composto por especialistas envolvidos no processo decidiu por não considerar o veto na modelagem do problema Executar o algoritmo de classificação do ELECTRE TRI. A tabela 16, ilustra os dados obtidos após execução do algoritmo de classificação do ELECTRE TRI, a partir de um plano de corte ( ) igual a 0,75. 5

6 4.10. Analisar os resultados obtidos pela classificação. a) Analisando-se os resultados expostos na tabela 16 pode-se constatar que: Nenhuma das alternativas foi classificada como sendo Classe A, o que define um elevado grau de automação que deveria ser aplicado ao processo, propondo desta forma a definição de um processo manual, porém sem sinalizar a possibilidade de automatização parcial do processo; Na Classe B propõem-se duas possíveis alternativas que poderiam ser aplicadas utilizando-se uma automatização parcial do processo produtivo (A2 e A4); Na Classe C encontram-se as outras quatro alternativas, nesta classe encontram-se as alternativas menos favoráveis à aplicação de automação, o que demonstra coerência entre o processo aplicado e proposto pelo modelo. Classe Alternativas A - B A2, A4 C A1, A3, A5, A6 Tabela 16 Classificação das alternativas b) Analisando-se a matriz de credibilidade, vide tabela 17, gerada pelo ELECTRE TRI, é possível definir um grau de pertinência das alternativas a cada uma das classes. A tabela 17 também apresenta os valores dos graus de pertinência obtidos a partir da matriz de credibilidade, onde se pode constatar que: As alternativas A3 e A5, podem ser consideradas equivalentes (notas iguais). O algoritmo propõe como propostas mais viáveis à automação do processo aquelas que possuem o menor percentual de critérios classificados como C associado à melhor classificação em A, constata-se que as alternativas A2 e A4 possuem somente 12% dos critérios classificados como C e 19% e 31% respectivamente classificados como A ; O algoritmo aponta ainda as piores alternativas como sendo aquelas que possuem o maior índice de critérios classificados como C, vide alternativa A6 com 62%. Credibilidade Pertinência Classe A1 A2 A3 A4 A5 A6 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A 0,58 0,19 0,00 0,31 0,00 0,15 0,58 0,19 0,00 0,31 0,00 0,15 B 0,73 0,88 0,58 0,88 0,58 0,38 0,15 0,69 0,58 0,57 0,58 0,23 C 0,27 0,12 0,42 0,12 0,42 0,62 Tabela 17 Matriz de credibilidade e pertinência Vale observar que, segundo relato de participantes à época de decisão, as ações A4 e A2 foram adotadas pelos seguintes motivos: A operação ser desfavorável à ergonomia (A4) - devido a necessidade de utilização de pinças de solda muito grande, além da soldagem de difícil acesso que foram definidas para um processo exclusivamente automatizado; O produto ter sido desenvolvido em engenharia simultânea para a fabricação em uma outra unidade fora do Brasil (A2 e A4); 6

7 5. Conclusões e observações Para a definição do grau de automação foram considerados múltiplos critérios, fazendo-se uso de instrumental de auxílio à decisão. Neste contexto adotou-se o algoritmo ELECTRE TRI, considerando-se a subjetividade inerente ao problema e avaliando-se a credibilidade dos resultados finais. Considerando-se a modelagem efetuada, observa-se que o resultado reflete a realidade empregada. Ou seja: as ações A4 e A2 indicadas pelo método foram adotadas pela organização. A modelagem permitiu identificar incomparabilidades não detectáveis por métodos que utilizam a media ponderada como fator decisório. Sugere-se como desafio para o futuro um estudo sobre a sensibilidade dos resultados a flutuações nos parâmetros do modelo. Referências AZEVEDO, M.C. Avaliação Estratégica da competitividade: Abordagem multicriterio através do ELECTRE TRI. Universidade Federal Norte Fluminense, Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção), Campos do Goytacazes, RJ, Janeiro de 2001 CARVALHO, E. G. "Globalização e estratégias competitivas na indústria automobilística: uma abordagem a partir das principais montadoras instaladas no Brasil" f. Doutorado. (Doutorado em Economia) - Universidade de Campinas-UNICAMP, Campinas. COSTA, H.G; FREITAS, A.L.P. "Aplicação do método ELECTRE TRI à classificação da satisfação de clientes: um estudo de caso em um curso de extensão universitária" Revista Portuguesa e Brasileira de Gestão, v.4, n.4, p.66-78, Outubro/Dezembro FREITAS, A.L.P., COSTA, H.G. "Uma metodologia multicritério de subordinação para classificação da qualidade de serviços". Anais do XVII Encontro Nacional de Engenharia de Produção (ENEGEP), Gramado, RS, Brasil, FUJIMOTO, T. Strategie for assembly Automation in the Automobile Industry in SHIMOKAWA, K.; JÜRGENS, U.; FUJIMOTO, T. Transforming Automobile Assembly Experience in Automation and Work Organization Berlin: Springer-Verlag, GARCIA, L.R.S.. Adaptação à estratégia de manufatura o caso da DaimlerChrysler AG. Dissertação (Mestrado Profissional em Sistemas de Gestão) Universidade Federa Fluminense UFF, Niterói, RJ GHINATO, P. Sistema Toyota de Produção Mais do que simplesmente Just-In-Time. Editora da Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul GOMES, A.R. e COSTA, H.G. Analise da facilidade para negócios dos municípios do Rio de Janeiro sob a ótica do Multicriterio. Anais do XXIV Encontro nacional de Engenharia de Produção (ENEGEP), Florianópolis, SC, Novembro de JURAN, J. M. The Quality Trilogy. Quality Progress. Vol. 19, N. 8, p SALERNO, M.S.; MARX, R.; ZILBOVICIUS, M. Strategies of product design, production and suppliers selection in the auto industry: final findings of a board research in the major Brazilian assemblers subsidiaries, headquarters and suppliers 2003 GERPISA - Onzieme rencontre Internationale du GERPISA. YU, W., ELECTRE TRI - Aspects Méthodologiques et Guide d utilisation.université Paris-Dauphine. Cahiers du LAMSADE, abril