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1 Universidade Federal de São Carlos Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Departamento de Engenharia de Produção Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção Integração de Ferramentas Computacionais Aplicadas ao Projeto e Desenvolvimento de Arranjo Físico de Instalações Industriais Isaías Torres Orientador: Prof. Dr. João Alberto Camarotto Dezembro de 2001

2 Universidade Federal de São Carlos Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Departamento de Engenharia de Produção Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção Integração de Ferramentas Computacionais Aplicadas ao Projeto e Desenvolvimento de Arranjo Físico de Instalações Industriais Isaías Torres Orientador: Prof. Dr. João Alberto Camarotto Disssertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção como requisito para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Produção Dezembro de 2001 São Carlos, SP, Brasil

3 Ficha catalográfica elaborada pelo DePT da Biblioteca Comunitária da UFSCar T693if Torres, Isaías Integração de ferramentas computacionais aplicadas ao projeto e desenvolvimento de arranjo físico de instalações industriais / Isaías Torres. -- São Carlos: UFSCar, p. Dissertação (Mestrado) -- Universidade Federal de São Carlos, Layout. 2. Simulação por computador. 3. Ergonomia. 4. CAD Computer aided design. I. Título. CDD: (20 a )

4 Universidade Federal de São Carlos Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Departamento de Engenharia de Produção Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção Dissertação de Mestrado Integração de Ferramentas Computacionais Aplicadas ao Projeto e Desenvolvimento de Arranjo Físico de Instalações Industriais Isaías Torres Orientador: Prof. Dr. João Alberto Camarotto Prof. Dr. Alceu Gomes Alves Filho PPG-EP DEP/UFSCar Prof. Dr. Alfredo Colenci Jr. EESC-USP Prof. Dr. João Alberto Camarotto PPG-EP DEP/UFSCar São Carlos, 10 de Dezembro de 2001

5 i À Minha Família

6 ii AGRADECIMENTOS Reconhecer quem nos ajuda nos torna mais humanos e pessoas melhores. Gostaria de apresentar meus agradecimentos, não por contribuírem para esse trabalho mas pela amizade e companheirismo, amor fraternal e compreensão durante essa missão: Aos meus pais, Darcy e Leonir, e meus irmãos, Hosanas, Josué e Daniela. Aos amigos Antonio Carlos Kastner Olivi, Celso Ricardo Roma, Daniel Ferreira da Silva, Evandro Raimundo da Silva, Luciano de Oliveira, Luiz Carlos Zanoni, Renato Hallal, Robson Tadeu Soares de Oliveira Jr., José Laércio Dorício, Daniel Braatz, Daniel Fontolan, Dernival Bertoncello, Fernando de Azevedo, Giuliano Quagliato, Marcel Yamatogi, Nilson Rogério da Silva, Reginaldo César Aparecido, Silvane Matsusita, Vanessa Secchin, Mariza Rosolen, Mônica Bernardino, Rafael Costa, Renata Vasconcelos, Rogério Stéfan Correa, Kette, Sheila Rizzo e todos os outros. Agradecimentos aos professores em especial para Alfredo Colenci Jr, Hildo M. de Souza Filho, Alceu Gomes Alves Filho, e também para a Alessandro e Marco Bertini, Lino Barros de Moura Filho e pessoal da secretaria, Evandro Picón e Alexandre Bensi pelo apoio. Aos mestres e amigos João Alberto Camarotto, Miguel Antônio Bueno da Costa e Nilton Luiz Menegon. Este trabalho teve apoio do CNPQ.

7 iii RESUMO TORRES, Isaías. Integração de Ferramentas Computacionais Aplicadas ao Projeto e Desenvolvimento de Arranjo Físico de Instalações Industriais p. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos. A tendência de mudança dos sistemas produtivos, passando de sistemas de produção em massa para sistemas de produção centrados nas necessidades dos clientes, amplia a importância dada aos projetos de instalações industriais, pois a estratégia da produção é materializada no arranjo físico. As técnicas de desenvolvimento de arranjo físico evoluíram ao longo dos anos procurando lidar com as novas demandas impostas pelas novas tecnologias e formas de organizar a produção. Novas tecnologias acabaram por ser incorporadas ao ferramental do projetista de arranjo físico como a simulação de eventos discretos, as ferramentas de desenho auxiliado por computador (CAD) e a simulação humana. O objetivo principal deste trabalho é integrar ferramentas de desenvolvimento de arranjo físico com ferramentas de simulação procurando criar um método para tratar o projeto de instalações industriais. O método desenvolvido, integrando três ferramentas computacionais, permite o desenvolvimento de projetos de instalações industriais por equipes multidisciplinares. Além da possibilidade de dar apoio às atividades de desenvolvimento, o método permite melhor comunicação entre os elementos da equipe de projeto, bem como o registro adequado dos resultados obtidos.

8 iv ABSTRACT TORRES, Isaías. Integração de Ferramentas Computacionais Aplicadas ao Projeto e Desenvolvimento de Arranjo Físico de Instalações Industriais p. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos. The changing tendency in production systems, from mass production to market-driven production systems, increases the importance given to industrial facility projects, for the reason that production strategy is realized by the layout. The layout development techniques have been developed along the years, dealing with the requirements imposed by new technologies and production organization forms. Additionally new technologies have been incorporated to the layout designer tool set, such as discrete event simulation, computer-aided design tools and human simulation tools. The main objective of this work is to integrate layout development tools with simulation tools in order to create a method to deal with industrial facilities planning. The method integrates three computer software tools, allowing multidisciplinary teams to develop industrial facilities layout plans. Additionally to supporting development activities, the system provides better communication skills among the team members and an adequate recording of the obtained results.

9 v SUMÁRIO AGRADECIMENTOS...II RESUMO... III ABSTRACT...IV SUMÁRIO... V LISTA DE FIGURAS...VIII LISTA DE TABELAS...XI LISTA DE SIGLAS... XII CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO PROJETO DE INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS BUSCA DA INTEGRAÇÃO OBJETIVO E ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO CONTEÚDO CAPÍTULO 2 TÉCNICAS PARA DESENVOLVIMENTO DE LAYOUT DEFINIÇÃO DE LAYOUT FATORES DE ALTERAÇÃO DO LAYOUT NECESSIDADES DE INFORMAÇÃO METAS PRETENDIDAS COM O ARRANJO FÍSICO MÉTODOS PARA DESENVOLVIMENTO DE ARRANJO FÍSICO TIPOS DE ARRANJO FÍSICO FLUXOS COMPARAÇÃO DE ARRANJOS ALTERNATIVOS ARRANJO FÍSICO DE PLANTAS AUXILIADO POR COMPUTADOR Geração das alternativas Avaliação dos layouts Métodos e algoritmos... 40

10 vi Procedimentos baseados em relacionamentos qualitativos Procedimentos baseados em distância ou custo Simulated annealing Busca Tabu Algoritmos genéticos (GA) Resoluções com consideração de caminhos para fluxos Análise de multi-atributos O problema do arranjo físico dinâmico Layout de FMS e células de manufatura Uso de inteligência artificial e arranjo físico SOFTWARES PARA DETERMINAÇÃO DO ARRANJO Comentários sobre computer aided plant layout OUTRAS FERRAMENTAS PARA O PROJETO DE LAYOUT Computer aided drafting and design Realidade virtual Ergonomia auxiliada por computador CAPÍTULO 3 TÉCNICAS DE SIMULAÇÃO DE SISTEMAS DEFINIÇÃO DE SIMULAÇÃO HISTÓRIA DA SIMULAÇÃO IMPORTÂNCIA DA SIMULAÇÃO PARA OS SISTEMAS PRODUTIVOS VANTAGENS E DESVANTAGENS DA SIMULAÇÃO MODELAGEM E TIPOS DE MODELO Tipos de modelos Elementos de um modelo de simulação de sistemas Modelos estáticos e modelos dinâmicos Modelos determinísticos e probabilísticos Modelos discretos e contínuos Geradores de números aleatórios PASSOS DO PROCESSO DE SIMULAÇÃO Projeto de experimentos

11 vii Ferramentas visuais de auxílio à modelagem conceitual do modelo EMULAÇÃO SIMULAÇÃO PARALELA E DISTRIBUÍDA FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO DE EVENTOS DISCRETOS Os simuladores EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE SIMULAÇÃO CAPÍTULO 4 ARQUITETURA DE INTEGRAÇÃO PARA DESENVOLVIMENTO DE ARRANJO FÍSICO NECESSIDADES DE INTEGRAÇÃO Exemplo de aplicação de ferramentas computacionais sem integração EXEMPLOS DE INTEGRAÇÕES PROPOSIÇÃO DE UM AMBIENTE INTEGRADO PARA O DESENVOLVIMENTO DE ARRANJO FÍSICO INDUSTRIAL Forma de utilização Fluxos de dados entre os módulos Detalhes técnicos de implementação da arquitetura Validação da arquitetura Comentários CAPÍTULO 5 CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO I GLOSSÁRIO DE TERMOS ESTRANGEIROS

12 viii LISTA DE FIGURAS Figura 1-1: Projeto da instalação industrial e seu relacionamento com o projeto do produto, do processo e da programação (Fonte: adaptado de TOMPKINS & WHITE, 1984, p. 33)...4 Figura 1-2: Evolução dos custos de mudanças no projeto (Fonte: adaptado de TOMPKINS & WHITE,1984, p. 20)...6 Figura 2-1: Arranjo físico posicional ou por posição fixa...24 Figura 2-2: Arranjo físico funcional...24 Figura 2-3: Arranjo físico linear, por fluxo ou por produto...25 Figura 2-4: Arranjo físico celular...25 Figura 2-5: Variedade e Quantidade determinando o tipo de layout. (SLACK et al., 1997)...27 Figura 2-6: Alguns padrões de fluxo de materiais, equipamentos, pessoas e informações...29 Figura 2-8: Carta de Relações Preferenciais...33 Figura 2-9: Carta De-Para...33 Figura 2-10: Um arranjo inicial (a) ao ser modulado tem suas dimensões iniciais transformadas em um número inteiro de módulos (b), cuja dimensão é definida pelo usuário. As dimensões do arranjo modulado são quantificadas em unidades de módulo Figura 2-12: Correspondência entre a representação modulada do arranjo físico e a sua representação matricial Figura 2-13: Formas de calcular a distância entre os departamentos podem levar a resultados totalmente diferentes. A linha vermelha representa a distância entre duas estações (uma de entrada e outra de saída) dos departamentos...38 Figura 2-14: Exemplo de Layout Gerado com o CORELAP...43 Figura 2-15: SPIRAL e a geração de arranjos físicos a partir do grafo (a). Ao se percorrer o grafo na direção A obtém-se o arranjo (b) e na direção B, obtém-se o arranjo (c)...46 Figura 2-16: Exemplo de saída do sistema CRAFT (Adaptado de SULE, 1992)...47 Figura 2-17: Exemplo de saída do PLANET. A área ocupada pelos departamentos corresponde aos agrupamentos de letras (Adaptado de SULE, 1992)...48 Figura 2-18: Arranjos finais das três etapas do método NLT (Adaptado de CAMP et al., 1992)...52

13 ix Figura 2-19: Abordagem composta para projeto de layout detalhado (Adaptado de CHHAJED et al.. (1992))...57 Figura 2-20: Sistema especialista para arranjo físico usando redes neurais (Adaptado de CHUNG, 1999)...61 Figura 2-21: Exemplo de alternativa gerada pelo BLOCPLAN Figura 2-22: Exemplo de aplicação do LayOPT. A solução final representa um ganho...64 Figura 2-23: Linhas de fluxo desenhadas pelo MATFLOW no AutoCAD (Fonte: MARKT et al., 1997)...66 Figura 2-24: MANNEQUIM, software de ergonomia auxiliada por computador, usa representações 2D, rodando sob o AutoCAD (Fonte: PORTER et al., 1994)...79 Figura 2-25: ANYBODY (Fonte: PORTER et al., 1994)...80 Figura 2-26: Exemplo de modelo construído no software Transom Jack. Nesta figura observa-se um dos recursos que é a análise da execução de atividades em posições desconfortáveis..84 Figura 3-1: Comparação entre modelos de simulação discretos e modelos contínuos. (Adaptado de HARREL & TUMAY, 1995)...98 Figura 3-2: Passos do processo de simulação (Fonte: BANKS, 1993) Figura 3-3:Diagrama de Ciclo-Atividade para uma loja de troca de escapamentos de veículos. Observe que os estados ativos estão representados por retângulos e os mortos por círculos. As porcentagens referem-se às quantidades de entidades que seguem para o estado seguinte. (Adaptado de PIDD,1996) Figura 3-4: Exemplo de uma rede de Petri Figura 3-5: Estrutura típica de emulação através de soquetes (Fonte: LEBARON, 1998) Figura 3-6: Estrutura de Abstração de ambientes de simulação Figura 3-7: Estrutura geral de um simulador de eventos discretos (Adaptado de HARREL & TUMAY, 1995) Figura 3-9:Duas formas de se construir a lógica da simulação. (A) Os blocos dão acesso a caixas de diálogo para especificação dos detalhes (B) Linguagem parecida com o Inglês Figura 3-10: Animações de modelos bi e tridimensionais. Além da aparência diferem quanto à capacidade de representar detalhes e formas de interatividade Figura 3-12: Perspectivas de evolução dos softwares de simulação (Fonte: Adaptado de DAVIS, 1998) Figura 4-1: Arquitetura integrada

14 x Figura 4-2: Implementação da integração de simuladores e CAD para o desenvolvimento de arranjo físico Figura 4-3: Detalhes da implementação da interface entre os componentes da arquitetura Figura 4-4: Menus implementados no AutoCAD disparam métodos (funções) dos objetos modelados usando ActiveX Figura 4-5: Disposição das áreas e desenho das linhas de relacionamento de proximidade..136 Figura 4-6: Os sistemas de manuseio de materiais são convertidos entre AutoMod e AutoCAD Figura 4-7: Modelo de simulação resultante da conversão do layout em CAD

15 xi LISTA DE TABELAS Tabela 2-1: Áreas de conhecimento envolvidas no fornecimento de informações para o projeto de arranjo físico (Fonte: CAMAROTTO, 1998) Tabela 2-2: Vantagens e desvantagens dos tipos básicos de arranjo físico (Fonte: SLACK et al., 1997 ;OLIVÉRIO, 1985; KONZ, 1985; TOMPKINS & WHITE, 1984)...26 Tabela 3-1: Fatores de Fracasso nos projetos e estudos de simulação de eventos discretos Tabela 3-2: Alguns simuladores e suas características Tabela 4-1: Lista de características desejáveis dos elementos da arquitetura proposta...132

16 xii LISTA DE SIGLAS AGV ACD ALDEP BAM BASIC CAD CAPP CIM CM CP COFAD CORELAP CRAFT CRP DDE DXF DWG EAC else FIFO FLP FMS GA GPSS GUI HOPE HVF IGES Automated Guided Vehicle Activity Cycle Diagram Automated Layout Design Program Bidirectional Associative Memory Beginner s All- purpose Symbolic Instruction Code Computer Aided Drafting and Design Computer Aided Process Planning Computer Integrated Manufacturing Cellular Manufacturing Centro de Produção Computerized Facilities Design Computerized Relationship Layout Planning Computerized Relative Allocation of Facilities Technique Carta de Relações Preferenciais Dynamic Data Exchange Data Exchange File Drawing File - Arquivo de desenho do AutoCAD Ergonomia Auxiliada por Computador Extended Lancaster Simulation Environment First In First Out Facility Layout Problem Flexible Manufacturing System Genetic Algorithm General Purpose Simulation System Graphical User Interface Heuristically Operated Placement Evolution High Value First International Graphics Exchange Specification

17 xiii JIT LIFO LOGIC LVF MAT MS-DOS NLT OS OSHA PADS PC PCP PLC PO PLANET POO QAP RAM SA SAD SAE SAM SED SFC SLP SLX STL TS TCL/Tk TCP/IP TCR TG VIMS VRML Just-in-Time Last In First Out Layout Optimization with Guillotine Induced Cuts Low Value First Modular Allocation Technique Microsoft Disk Operating System Nonlinear Optimization Layout Technique Operating System Occupational Safety and Health Act Paralell and Distributed Simulation Personal Computer Planejamento e Controle da Produção Programable Logic Controller Pesquisa Operacional Plant Layout Analysis and Evaluation Technique Programação Orientada a Objetos Quadratic Assignment Problem Random Access Memory Simulated Annealing Sistema de Apoio à Decisão Society of American Engineers Sistema Avançado de Manufatura Simulação de Eventos Discretos Space Filling Curve Systematic Layout Planning Simulation Language with Extensibility Stereolithography file Tabu Search Tool Command Language / Toolkit Transfer Control Protocol / Internet Protocol Total Closeness Rating Tecnologia de Grupo Visual Interactive Modellling System Virtual Reality Modelling Language

18 xiv

19 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO As últimas décadas vêm sendo marcadas pelo crescimento da competição empresarial e pela busca de mercados dispersos globalmente. O ambiente de competição empresarial fica sujeito a incertezas crescentes, fazendo as empresas buscarem novas formas de sobrevivência, procurando tecnologias e técnicas capazes de mantê-las produzindo e lucrando. Além disso, os novos paradigmas de sistemas de manufatura exigem instalações industriais capazes de apoiar os objetivos da empresa. Surge daí a necessidade das empresas se reformularem e buscarem soluções que otimizem suas funções, visando flexibilidade, segurança e redução de custos. Essas mudanças afetam todos os setores da empresa, que precisam responder em uníssono a elas. Houve uma grande mudança no paradigma econômico dominante nos sistemas produtivos desde as décadas de 1950 e Na era da produção em massa, as fábricas produziam para um mercado pouco seletivo que absorvia facilmente o que era produzido. Neste modelo, os sistemas produtivos eram competitivos se produzissem o máximo possível com uma qualidade razoável, condição suficiente para se poder garantir domínio de mercados. A busca por mercados e por insumos mais baratos também acarretou a criação de plantas industriais em regiões e países onde o custo era mais baixo. A desconcentração dos pólos produtivos ao redor do mundo aumentou a competição e o exacerbamento da idéia da satisfação do cliente. A competição hoje é global, ou seja, os mercados e os competidores se situam globalmente em vez de apenas regionalmente. Além disso, os critérios de competitividade também se alteraram, havendo um aumento da

20 2 exigência de novos produtos cada vez mais adaptados às necessidades e ao gosto variado dos clientes regionais. Os prazos curtos e a qualidade também se tornaram mais exigidos do que anteriormente. A competitividade hoje se baseia principalmente em três fatores que interagem entre si: qualidade, custo e tempo (SIPPER & BULFIN JR, 1998). SLACK et al. (1996) destacam ainda a confiabilidade e flexibilidade, relacionadas ao tempo e à capacidade de alterar a produção em busca dos três primeiros fatores. W. Skinner (SKINNER apud SIPPER & BULFIN JR.,1997) sumaria algumas características desse novo ambiente competitivo: Substituição do paradigma da produção em massa pelo da produção motivada pelos mercados; Ênfase no poder de escolha dos consumidores que, mais exigentes, procuram melhor qualidade e menor custo. Além disso, os consumidores passam a interagir também nas fases do projeto do produto que desejam; Evolução da competição global e de mercados heterogêneos; Mudança dos tipos dos negócios e suas formas de existência, pela ação da tecnologia da informação; Proliferação de novos materiais, processos de manufatura e tecnologias do produto; Aumento da variedade dos produtos e diminuição dos seus volumes de fabricação; Redução dos ciclos de vida e de desenvolvimento dos produtos; Combinação de altíssima qualidade e baixos custos; Mudança nos custos de produção, havendo diminuição dos custos de mão-de-obra direta mas aumento dos custos operacionais, de materiais e de capital; Alteração da cultura do trabalhador, da demografia e da sociologia do trabalho que são diferentes da década de 1960.

21 3 1.1 Projeto de Instalações Industriais Para SIPPER & BULFIN, JR.(1997), um dos conceitos mais significativos na evolução dos sistemas produtivos é a necessidade de integração para aumentar, de forma contínua, a satisfação dos clientes. Isso tem impactos diretos sobre o projeto de instalações industriais, que precisa ser também integrado a esse ambiente de decisões interdependentes. As instalações industriais evoluíram durante décadas, adaptando-se às novas necessidades da empresa, de forma paulatina e reativa. Neste cenário, as plantas industriais são alteradas de forma parcial e isolada, eliminando a harmonia existente no projeto original. As mudanças são reativas na medida em que ocorrem em momentos críticos para o desempenho do empreendimento ou até mesmo quando se precisa garantir a sobrevivência da empresa, quando a alteração é inevitável. Atualmente exige-se rapidez de resposta às novas necessidades de redução de tempo e de custos e o aumento da qualidade é enfatizado ao extremo, o que demanda maior agilidade no desenvolvimento de projetos de plantas industriais e de serviços. Para TOMPKINS & WHITE (1984), o planejamento de instalações determina como os ativos fixos tangíveis de uma atividade apóiam a consecução dos seus objetivos. Este é um processo complexo que está imbricado com várias áreas como engenharia elétrica, de processos, de produção, entre outras. Cada vez mais as questões da manufatura passam a ser levadas em conta no momento de se estabelecerem os objetivos corporativos (SKINNER apud TOMPKINS & WHITE, 1984). Além disso, também deve ser considerada nesse momento a forma como será operado o sistema de manufatura. Esse planejamento pode ser dividido em localização e projeto. Por sua vez, o projeto é dividido em três componentes principais: o projeto estrutural, o projeto do arranjo físico e o projeto do sistema de manuseio. O projeto estrutural trata do projeto do edifício e demais utilidades (instalações de energia, vapor, ar comprimido etc.) que apoiarão os equipamentos produtivos. O projeto do arranjo físico trata da organização e localização dos equipamentos produtivos no espaço da planta e o projeto do sistema de manuseio é o projeto de todos os meios e mecanismos de satisfação de todas as interações entre os centros de produção e de serviços requeridas pelo arranjo físico (SKINNER, op. cit.). O projeto de instalações industriais e de serviço não constitui uma atividade isolada mas está relacionado com as questões de seleção e projeto do produto, projeto da programação da produção e o projeto dos processos de fabricação (Figura 1-1)

22 4 Projeto do Produto Projeto da Instalação Projeto do Projeto da Processo Programação Figura 1-1: Projeto da instalação industrial e sua relação com o projeto do produto, do processo e da programação da produção (Fonte: TOMPKINS & WHITE, 1984, p. 33). O projeto do produto compreende a decisão de quais produtos fabricar e o detalhamento desses produtos. Essas decisões dependem de vários condicionantes como as necessidades de mercado, a lucratividade, disponibilidade de avanços tecnológicos e de matérias-primas, desenvolvimento de novos materiais, entre outros. Cada tipo de produto irá exigir uma série de cuidados na sua fabricação, exercendo uma forte influência sobre os processos de fabricação. Os mercados, cada vez mais exigentes, pressionam por mais qualidade dos produtos, em seu sentido mais amplo. O projeto do produto muda bastante, pois depende fortemente de fatores como a estética, função, materiais e considerações de manufatura. Com isso, os projetos devem ser rápidos, pois o mercado pode não estar disposto a aceitá-los quando finalmente forem postos à venda. O seu ciclo de vida diminui cada vez mais e as empresas têm que se adaptar a essa dinâmica. O projeto do processo envolve as decisões sobre o que comprar e o que produzir, a organização do trabalho e seus aspectos ergonômicos. O estudo do trabalho engloba também a análise do espaço, fluxo de pessoas, materiais e informações e também o elemento humano sob aspectos físicos e psicossociais. Os resultados dessa atividade são as especificações detalhadas dos processos, equipamentos, matérias-primas e utilidades necessárias. As etapas na identificação do processo a ser usado em geral são: (a) definir as operações elementares necessárias; (b) identificar processos (formas) alternativos para realizar essas operações elementares; (c) analisar os processos; (d) padronizar os processos; (e) avaliar os processos alternativos e (f) selecionar os melhores processos. A avaliação dos processos não é

23 5 simples, envolvendo questões quantitativas e qualitativas como flexibilidade, versatilidade, confiabilidade, capacidade de manutenção e segurança (TOMPKINS & WHITE, 1984). As atividades de projeto do processo são também cada vez mais influenciadas pelo ambiente competitivo. Novos produtos exigem novos estudos de processos de transformação. Outro fator é a grande disponibilidade atual de novos materiais, equipamentos e formas de controle que podem compor uma solução produtiva para um produto. A carga de trabalho dos projetistas de processos industriais aumenta bastante pois espera-se uma maior qualidade das soluções e também das avaliações executadas. O projeto da programação define quanto e quando produzir e envolve questões como o tamanho dos lotes e a programação do sistema produtivo. Os fatores dessa área que mais influenciam a do projeto de instalações são os volumes de produção (que afetarão também o tipo de processo a ser atingido), a consideração de tendências (variações conhecidas) e a capacidade de predizer demandas futuras. Estas atividades ficam grandemente dificultadas em um ambiente sujeito a um alto grau de incerteza. Uma das formas de minimizar os impactos disso é a utilização de plantas flexíveis e versáteis que responderão melhor a alterações relativamente abruptas. Mudanças que certamente impactaram no projeto dos sistemas produtivos foram assinaladas por SIPPER & BULFIN JR (1998) e por HARREL & TUMAY (1995): Redefinição do escopo do negócio com a consideração dos fornecedores e dos consumidores como parte do processo; Integração tanto dos consumidores quanto dos fornecedores, que passam a interagir com o sistema de manufatura desde a sua fase de concepção; Aumento da flexibilidade dos sistemas produtivos para fazer frente às inconstâncias dos mercados com relação a novos produtos e necessidades; Adoção de técnicas de projeto diferentes neste novo paradigma, pois a maior parte dos custos de produção e da qualidade são definidos durante esta etapa; Aumento da simplicidade de todos os processos para permitir um maior entendimento por um maior número de pessoas e propiciar soluções simples; Eliminação da variabilidade dos processos produtivos através do uso da tecnologia;

24 6 Aumento dos sistemas de produção puxados em detrimento dos empurrados ; Redução de todas as perdas para permitir aumento de competitividade; Melhoria contínua e integrada dos processos e não como conseqüência da necessidade de readaptação urgente para garantir a sobrevivência da empresa; Valorização do elemento humano como o recurso mais importante; Redução do ciclo de vida dos produtos, reduzindo também o ciclo de vida dos processos produtivos que têm que ser remodelados freqüentemente; Aumento da complexidade dos sistemas para atender às necessidades citadas anteriormente; Aumento das necessidades de desempenho; Valorização do fluxo de materiais e informações; A necessidade de fazer frente a essas incertezas fez com que G. TAGUCHI (1986) desenvolvesse a idéia de projetos robustos de sistemas produtivos. Um sistema industrial robusto é aquele com capacidade de suportar alterações no seu comportamento esperado, como a do aumento dos níveis de produção. Há que se investir no desenvolvimento de tais sistemas pois os custos de desenvolvimento são bem menores do que os de readaptação de plantas existentes às novas necessidades (Figura 1-2). C P P C I E Figura 1-2: Evolução dos custos de mudanças no projeto (Fonte: adaptado de TOMPKINS & WHITE,1984, p. 20)

25 7 Plantas flexíveis implicam em menores custos de adaptação em casos como a introdução de novos produtos ou de novas tecnologias ou simplesmente de aumento do nível de produção. Sem essa robustez os projetos dos sistemas produtivos tornam-se obsoletos em muito menos tempo. A dificuldade de readaptar instalações já existentes ou desenvolver projetos mais flexíveis sob uma óptica holística ressalta ainda mais a necessidade de novas ferramentas de desenvolvimento de projetos de instalações industriais. As concepções sobre o projeto da manufatura e das instalações são decorrentes de opções baseadas em um certo cenário presente (tecnológico, econômico e financeiro) e seus desdobramentos futuros, o que limita temporalmente a sua validade. 1.2 Busca da Integração Cada vez mais tecnologias e técnicas são aplicadas nos sistemas de produção visando aumentar a capacidade de resposta da manufatura às flutuações decorrentes das necessidades dos mercados. Essas tecnologias visam em geral à integração de toda a empresa ou de partes dela entre si. Outras foram desenvolvidas para promover a recuperação dos sistemas produtivos e a sua readequação à competição global. Para SIPPER & BULFIN, JR.(1997), a busca pela integração dos sistemas produtivos, ou seja, a necessidade das informações, materiais e pessoal estarem coordenados perfeitamente pode ser exemplificada pelo surgimento de três tecnologias: Manufatura Celular (CM), Sistemas de Manufatura Flexíveis (FMS) e Manufatura integrada por Computador (CIM). Pode-se citar também outros exemplos como o JIT (Just-in-Time), manufatura enxuta, manufatura ágil e CAPP (Computer Aided Process Planning). Para processos simples onde a integração tecnológica não seja compensatória a integração pode ainda ser feita através de técnicas gerenciais e operacionais, como o caso do kanban. O uso de CM, FMS e CIM para integrar processos produtivos ressalta outros aspectos da integração desses últimos, como o aumento do controle e o uso intensivo da tecnologia computacional em automatização e automação, além do desenvolvimento de formas híbridas de organizar o chão-de-fábrica. Na manufatura celular, as células correspondem a uma unidade produtora de uma família de produtos ou peças que são processadas em uma área, com os equipamentos dispostos de forma que as distâncias sejam bastante reduzidas. Os sistemas de manufatura flexíveis expandem o conceito das células, possuindo grau maior de automatização.

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