MAX FILIPE SILVA GONCALVES (PGEP-IFES ) Jose Barrozo de Souza (PGEP-IFES )

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1 APLICAÇÃO DA TRF - UTILIZANDO A FERRAMENTA SMED, PARA AUMENTAR A PRODUTIVIDADE EM UMA LINHA DE PRODUÇÃO DE TORRES PARA LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA MAX FILIPE SILVA GONCALVES (PGEP-IFES ) MAXFILIPE@HOTMAIL.COM Jose Barrozo de Souza (PGEP-IFES ) barrozo.pgep.ifes@gmail.com O TRABALHO APRESENTA A APLICAÇÃO DA TRF (TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTA) COMO MÉTODO PARA AUMENTAR A PRODUTIVIDADE EM UM PROCESSO PRODUTIVO. O ESTUDO É BASEADO NA FERRAMENTA SMED (SINGLE MINUTE EXCHANGE OF DIE) CRIADA POR SHIGEO SHINGO QUE PROPPÕE UMA ESTRUTURA DE ATIVIDADES PARA SUA IMPLEMENTAÇÃO. A PROPOSTA DA PESQUISA É APLICAR A FERRAMENTA PARA AFERIR SUA EFICIÊNCIA EXPERIMENTANDO-A EM UMA FÁBRICA DE TORRES PARA LINHA DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. OS RESULTADOS FORAM FAVORÁVEIS E VALIDOU A EFICIÊNCIA DO MÉTODO. Palavras-chaves: PRODUTIVIDADE, TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTA, SMED

2 1. Introdução Os gestores de linhas de produção buscam continuamente metodologias para aumentar a produtividade de seu processo. As bibliografias são fartas em conhecimento e proporcionam recursos capazes de proporcionar um aumento de produtividade significativo para processos variados. Um fator crítico para linhas de produção flexíveis é o alto tempo gasto em setup. Este empecilho acarreta uma baixa produtividade devido ao equipamento parado e desperdícios oriundos de máquinas ociosas. No entanto, surge o questionamento: o tempo de setup pode ser caracterizado como um desperdício? Este pode impactar na produtividade de uma linha de produção de torre para linhas de transmissão de energia elétrica? Considerando estas vertentes, será verificado se a ferramenta SMED proposta pelo japonês Shigeo Shingo é capaz de identificar e eliminar atividades desnecessárias e reduzir o tempo de setup neste segmento. O objetivo do estudo é validar o método, comprovando que este pode ser eficiente também em uma manufatura deste tipo de produto. Também buscar-se-á a comprovação de que tal ferramenta proposta tem aplicabilidade em processos variados como prega o autor e por fim, será comparada a eficiência do processo antes e depois da implementação das atividades para confirmar sua influencia na produtividade da linha de produção. O mercado do segmento energético está emergente e diante deste cenário, a demanda por instalação de linhas de transmissão torna-se alta assim também como a substituição das que já existem. Como há diferentes tipos de torres que compõem tais linhas, as fábricas deste produto tem um grande desafio em fabricar as torres em curto prazo. Neste sentido a flexibilidade da produção é um fator que impacta sua produtividade. A motivação da pesquisa partiu da demanda em sobejo e estagnação da capacidade produtiva. Constatou-se a necessidade de reduzir tempo para troca de lotes e assim alcançar um patamar mais elevado de capacidade de produção garantido a flexibilidade. O estudo busca conquistar credibilidade dos gestores da fábrica e estimular novos investimentos em engenharia de processos na organização em referência. 2. Referencial Teórico 2

3 2.1 Sistemas de Produção: Just in Time, é um sistema de administração da produção que tem como conceito básico o atendimento ao cliente no momento exato em que seu produto ou serviço é necessário. Sedo assim, características como velocidade e confiabilidade são essenciais para o bom andamento do processo. Alinhado a estes, a qualidade que é considerada um princípio japonês, agrega o Just in Time como fator básico e, para garantir o atendimento rápido às demandas, a flexibilidade nestes sistemas de produção completa os pilares do sucesso do conceito JIT. Empresas que adotam a filosofia Just in Time tem como um de seus objetivos básicos, eliminar desperdícios (SLACK, 2002), mas para que isso ocorra, o envolvimento dos colaboradores da produção é de extrema importância e o aprimoramento contínuo deve fazer parte dos valores da corporação. 2.2 Flexibilidade: Em um processo de produção utilizando o método puxado de fluxo de trabalho, é comum haver necessidade de diferentes tipos de produtos e, se a empresa precisa fabricar peças de diferentes tipos, precisa garantir que sua flexibilidade não comprometa seus resultados. Sendo assim, lotes pequenos podem ser distribuídos de modo mais eficaz, possibilitando aos planejadores utilizarem as capacidades de modo mais eficiente (KRAJEWSKI, 2009, p.290). Porém os lotes pequenos podem acarretar maiores dificuldades na administração do tempo de setup. 2.3 Sistema de Troca Rápida de Ferramentas conceito e aplicação: O SMED é a sigla para Single Minut Exchange of Die, expressão em inglês que significa, numa tradução livre, Troca de Ferramenta em Tempo em um Digito de Minuto (menor que 10 minutos). É também conhecida como Troca Rápida de Ferramenta (TRF). Nos anos 50 o japonês Shigeo Shingo começou a adotar práticas de TRF e este foi aperfeiçoando a sua metodologia no decorrer de suas consultorias. Segundo SHINGO (2000, p. 47) [...] a TRF baseia-se na teoria e em anos de experimentação prática. É uma abordagem cientifica para a redução do tempo de setup, que pode ser aplicada em qualquer fábrica e em qualquer máquina. 3

4 A Troca Rápida de Ferramentas é usada para garantir o tempo reduzido em setup. A TRF é um método científico baseado na análise de tempos e movimentos relativos às operações de setup (Black, 1998) E Slack (1999, p. 365) define Setup como [...] o tempo decorrido na troca do processo da produção de um lote ate a produção da primeira peça boa do próximo lote. Krajewski (2009, p. 290) completa dizendo que setup [...] é o grupo de atividades necessárias para mudar ou reajustar um processo entre lotes sucessivos de itens. O objetivo do setup é minimizar o tempo ocioso e os desperdícios, a fim de elevar a produtividade para reduzir os custos de uma determinada operação (Goldacker & Oliveira, 2008). Sendo assim, a redução deste desperdício alinha-se à afirmação seguinte: a única meta que importa para a organização é o seu lucro (Goldratt, 1997). Contribuições importantes na avaliação do SMED e de outros temas relacionados às melhorias em redução dos tempos de setup têm sido feitas pela equipe Design and Manufacturing Group, do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Bath, Inglaterra, que desenvolve trabalhos neste tema desde Esta equipe editou o livro Improving Changeover Performance (McINTOSH et al., 2001) e publicou diversos artigos com aplicação neste assunto. Algumas aplicações no Brasil confirmaram o SMED como referência conceitual quando se trata da redução do tempo gasto em setup. Silva e Duran (1998) apresentam um estudo de caso da redução dos tempos de preparação em tornos CNC de uma fábrica de freios, utilizando como princípio alguns dos estágios conceituais do SMED. Calarge & Calado (2003) fazem uso da metodologia SMED em uma linha de conformação de tubos e chapas em um fabricante de eletrodomésticos. Costa et al. (2004) desenvolvem aplicação do SMED em máquinas CNC com estudo de retorno sobre o investimento em projeto de redução de tempo de preparação, que envolveu a aquisição de dispositivos que agilizavam a troca de ferramentas. Assim também como Goldacker & Oliveira (2008) trataram das etapas de um processo de implantação de setup em seu artigo, outros exemplos práticos usados pelos autores Oliveira, (2008), Maia, Idrogo, & Leite, (2008) e Fogliatto & Fagundes (2003) abordaram o conceito muito bem e o colocaram em pratica através de estudos de casos obtendo resultados significativos. 4

5 3. Metodologia A pesquisa será baseada em um estudo de caso em uma linha semi-automática de máquinas da manufatura de torres para linha de transmissão de energia elétrica localizada no Estado do Espírito Santo no Brasil. Seu objetivo é descrever, através de uma análise qualitativa dos dados coletados a mensuração da redução do tempo de setup, validando o método de Shingo em processo de fabricação do produto em referencia. O estudo tem âmbito exploratório vislumbrando uma nova aplicabilidade para o método criado nos anos 50. Na empresa em estudo, a linha de Produção Automática denominada LPA é a parte inicial do processo e as máquinas CNC (Controle Numerico Computadorizado) consiste em cortar a cantoneira de acordo com o tamanho especificado no CAM (Computer Aided Manufacturing), furar (furos para inserir os parafusos) e marcar as peças para identificação no campo de montagem. As máquinas são capazes de interpretar os comandos, executar todas estas operações e, para cada uma destas, são necessárias ferramentas diferentes: Cortar: navalhas de corte; Furar: punções, matrizes e porta ferramentas; Marcar: caracteres marcadores e porta caracteres. O estudo de setup ateve-se apenas nas trocas de ferramentas de furação e marcação. As navalhas usadas no corte não são contabilizadas como setup, pois não se alteram de acordo com a troca de lote. Sua substituição é inerente ao desgaste. Em um período de 2 meses (abril e maio/2012), diariamente foram tomadas amostras aleatórias de 5 setups na linha de produção mas em todos os realizados contabilizou-se o tempo para efeito de histórico. Os dados foram coletados diretamente no CNC da máquina e utilizou-se de métodos de cronoanálise e videoanálise para agregar informações. As variáveis medidas foram tempo médio de setup, tempo total de setup no mês e a produtividade da linha de produção. Os dados foram agrupados e tabulados e gerando apresentações gráficas para visualização clara e objetiva dos dados. Como Tubino, (2009) sugere criar um grupo de trabalho dentro da empresa responsável pela redução dos tempos de setup, que inclua de preferência operadores que o executam, uma equipe multidisciplinar foi criada para desenvolver as atividades e sua composição dá-se por um Engenheiro de Produção, um Supervisor de Manutenção, um Coordenador de Produção, dois Ferramenteiros e dois Operadores. 5

6 3.1 Aplicação do método: O conceito de Shingo é simples e prático, permitindo uma aplicação objetiva e eficaz para o processo produtivo. SHINGO (2000) estabeleceu quatro passos ou estágios para a aplicação do SMED em uma atividade de troca de ferramentas: 1. Estágio inicial as condições de setup interno e externo não se distinguem; 2. Estágio 1 separando setup interno e externo; 3. Estágio 2 - convertendo setup interno em externo; e 4. Estágio 3 racionalizando todos os aspectos das operações de setup. A figura 1 representa esquematicamente a implementação do SMED identificando em cada estágio o conceito, as ferramentas empregadas e de que forma o setup interno vai sendo convertido em setup externo e o tempo efetivo de parada vai se reduzindo: Figura 1 Troca Rápida de Ferramentas (TRF): estágios conceituais e técnicas práticas Fonte: Shingo, (2000, p.98) As atividades propostas pelo autor foram aplicadas na íntegra assim como separação de setup interno e externo (as operações de setup interno devem ser executadas apenas com a máquina 6

7 parada, o setup externo por sua vez, contempla atividades que podem ser realizadas com o equipamento funcionando) e a conversão de setup interno em externo, que tem como objetivo identificar as operações internas que podem ser transferidas para externa, acarretando a redução do tempo de equipamento parado. Sempre haverá meios para converter operações internas em externas e, quanto mais adotar este conceito, menor será o tempo de equipamento parado. Após estas atividades, padrões são estabelecidos para garantir que todos os operadores realizem as atividades da mesma maneira. Por fim, ajustes finos são realizados de acordo com a necessidade. 4. Resultados Implementado o método pesquisado, os dados foram tabulados conforme as apresentações gráficas abaixo que nos mostra a evolução conquistada com a conversão de setup interno em externo. Percebemos que a conversão das atividades já é capaz de minimizar o impacto que o setup ocasiona na manufatura. 7

8 Figura 2 Proporção Setup Externo X Setup Interno Antes da aplicação do método Figura 3 Proporção Setup Externo X Setup Interno Depois da aplicação do método

9 O gráfico abaixo relata o ganho particular em cada operação do setup após a elaboração e aplicação do procedimento de trabalho para realizar o setup. Figura 4 Tempo individual por operação no setup antes da aplicação do procedimento A tabela abaixo descreve os códigos usados para identificar as atividades desenvolvidas no setup. Figura 5 Descrição de códigos das operações de Setup De acordo com os totais, a redução do tempo alcaçou 92% referente ao processo anterior:

10 Total antes (t) Total depois 1546 Seg t) 130 Seg Figura 6 Tempo individual por operação no setup depois da aplicação do procedimento O gráfico abaixo mostra os números finais considerando o período em que foi realizada a pesquisa. É notória a redução dos tempos de setup na linha estudada. 10

11 Figura 7 Comparativo de tempos gerais de setup Jan - Mai/2012 O gráfico abaixo revela a influencia que a redução do tempo de setup na produtividade. A partir do mês de abril, o resultado comportou-se de maneira positiva, alcançando mais de 10 pontos percentuais. Figura 8 Produtividade do Setor de LPA 11

12 5. Considerações finais Avaliando o comportamento das variáveis, identificamos que existem operações de setup que são desperdícios no processo e provou-se que o método SMED é capaz de eliminar as atividades desnecessárias no processo estudado. Considerando o sucesso que a ferramenta apresenta em variados segmentos, comprovou-se a sua aplicabilidade em uma linha de produção de torres de energia elétrica. É possível notar que as variáveis Tempo de Setup e Produtividade são inversamente proporcionais, ou seja, ao reduzir o tempo de setup adquire um impacto positivo na produtividade da linha. Portanto é seguro afirmar que o trabalho realizado com o objetivo de reduzir o tempo de setup utilizando o SMED obteve sucesso na validação do método e ainda tem grande participação nos resultados da linha, uma vez que a variável Produtividade adquiriu um resultado elevado diante de seu histórico. As máquinas da linha tiveram maior taxa de utilização e por isso, resultados superiores foram alcançados. Sugere-se para uma nova pesquisa, o prosseguimento do estudo no âmbito da flexibilidade, ou seja, qual o impacto que o tempo e recorrência de setup têm diante da capacidade de ser flexível neste tipo de manufatura. 6. Referências bibliográficas BLACK J. T. O projeto da fábrica com futuro. Porto Alegre. Bookman CALARGE, F. A; CALARDO, R. D. A Troca rápida de ferramentas em linha de tubos e chapas. Máquinas e Metais. N. 447, p , COSTA, A.; ZEILMANN, R. P.; SCHIO, S. M. Análise de Tempos de Preparação em Máquinas CNC. O Mundo da Usinagem. n. 4, FOGLIATTO, Flávio Sanson; FAGUNDES, Paulo Ricardo Motta. Troca rápida de ferramentas; proposta metodológica e estudo de caso. Gestão da Produção. N 2. P

13 GOLDACKER, Fabiano; OLIVEIRA, Hélio Jerônimo. Set-up: ferramenta para a produção enxuta. FAE., Curitiba. n. 2. v. 11, p , KRAJEWSKI, Lee; RITZMAN, Larry; MALHOTRA, Manoj. Administração de Produçao e Operações. 8. Ed. São Paulo. Pearson MAIA, Renato Albuquerque; IDROGO, Aurelia Altemira Acuña; LEITE, Maria silene Alexandre. O uso da troca rápida de ferramenta (TRF) para otimizar as operações de setup em uma industra do ramo calçadista. XXVIII Encontro Nacional de Engenharia de Produção. Rio de Janeiro McINTOSH, R. I.; CULLEY, S. J.; MILEHAM, A. R.; OWEN, G. W. Improving Changeover Performance. Butterworth Heinemann: Oxford, 2001 OLIVEIRA, Maicon Bittencourt de. Análise dos impactos da troca rápida de ferramentas em pequenos lotes de fabricação: estudo de caso. XXVIII Encontro Nacional de Engenharia de Produção. Rio de Janeiro SHINGO, Shigeo Sistema de Troca Rápida de Ferramenta uma revolução nos sistemas produtivos. Porto Alegre. Bookman SILVA, I.; DURAN, O. Reduzindo os tempos de preparação em máquinas em uma fábrica de autopeças. Máquinas e Metais. São Paulo, n. 385, p , 1998 SLACK, Nigel; CHAMBERS, Stuart; JOHNSTON, Robert. Administração da Produção. 2. ed. São Paulo. Atlas TUBINO, Dalvio Ferrari. Planejamento e Controle da Produção. 2 ed. São Paulo. Atlas