AVALIAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO CELULAR DE MANUFATURA DO PONTO DE VISTA ECONÔMICO

Transcrição

1 AVALIAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO CELULAR DE MANUFATURA DO PONTO DE VISTA ECONÔMICO Francsco Alexandre de Olvera Departamento de Engenhara de Produção da Escola Federal de Engenhara de Itaubá EFEI E-mal: Av. BPS, 1303, Barro Pnhernho Itaubá / MG CEP: José Arnaldo Barra Montevech Departamento de Engenhara de Produção da Escola Federal de Engenhara de Itaubá EFEI E-mal: arnaldo@em.efe.br, Av. BPS, 1303, Pnhernho Itaubá / MG CEP: Abstract: Ths artcle wll show a bblographcal revew on the economcs methods that are appled to manufacturng cells. Many studes focus on the dfference between the functonal layout and the cellular one, tryng to demonstrate the superorty of a system on the other. It s, then, necessty to evaluate these systems through a dfferent pont of vew that t supples realble data n accordance wth the realty of the ndustry. Keywords: Manufacturng Cell, Cost, Sequencng. 1 Introdução A Tecnologa de Grupo (TG) é uma flosofa de manufatura, que tem como um de seus obetvos aumentar a efcênca na produção através do agrupamento de váras peças e produtos com smlardade de proeto e/ou processo de produção. A aplcação da TG pode resultar, entre outras, nas seguntes vantagens: redução do tempo de transporte de materal, redução no nventáro em processo, dmnução no lead tme e melhor utlzação das máqunas. (YASUDA e YIN, 2001). A manufatura celular consste em um dos prncpas resultados da aplcação dos concetos da Tecnologa de Grupo. No layout celular as máqunas são dspostas de acordo com o grupo de peças a serem processadas. Enquanto que no layout funconal as máqunas são alocadas de acordo com sua função. Com a manufatura celular, destacam-se entre outros benefícos, os seguntes: redução do nventáro; menor tempo de permanênca no processo de fabrcação, desde a solctação da ordem de fabrcação, até a peça pronta colocada no almoxarfado de peças acabadas; melhora dos custos; qualdade e controle da produção (ARRUDA, 1994). A maora das pesqusas enfoca o processo de formação da célula de manufatura através de métodos, tas como: programação matemátca, sstema de classfcação e codfcação e város outros tpos de algortmos (ONWUBOLU E MUTINGI, 2001). Com a aplcação dos métodos de formação de células, pode-se ter em város casos, um conunto de soluções. Com esta possbldade de varedade surge a necessdade de se estabelecer um obetvo na escolha da melhor confguração de um conunto de soluções. Uma seleção podera

2 ser baseada numa decsão econômca, ou sea, dado um conunto de propostas de confguração celular, resultado de uma técnca de formação de célula, a decsão de qual seleconar sera baseada numa comparação do custo para mplementar e conseqüentemente operar o arrano escolhdo (NEEDY, BILLO e COLOSIMO, 1998). Este artgo apresenta uma revsão bblográfca de métodos para avalação da confguração de uma proposta de célula de manufatura que se baseam na análse do custo total. Estas análses salentam o uso de métodos alternatvos e de fácl aplcação, adaptável a qualquer tpo de ndústra. A análse econômca, feta em conunto com as técncas de formação de célula de manufatura, fornecerá uma vsão ampla dos resultados obtdos com a confguração, levando-se em conta que a análse de custo e sua manpulação é de elevada mportânca no processo produtvo. 2 Custos na produção No atendmento ao clente, quando se coloca a dsposção do mercado um produto, pode-se dzer que todas as atvdades desenvolvdas nas ndústras consomem recursos. Deste modo quando se refere ao custo total de um produto, na verdade estamos referndo aos recursos consumdos. Fxando-se no ambente da produção o custo total é composto por város fatores, que entre outros, são: custo com o materal em processo, lead tme, qualdade (refletem os custos com os métodos adotados para assegurar que o produto está de acordo com especfcações pré-estabelecdas) e outros fatores de dfícl quantfcação. Alguns modelos, desenvolvdos para avalação da confguração celular baseada no custo total para crtéro de decsão, consderam os nvestmentos em máqunas, custo do tempo de setup e o custo de movmentação de materal. Outros consderam todos os fatores que servem para decdr sobre a melhor confguração e fazer o montoramento do custo total durante a fase de operação da célula (LIAO, CHEN e COATES, 1996). Para se consderar mutos fatores de custos em relação aos produtos o ABC (Actvty Based Cost) é uma ferramenta smples e útl. O ABC surgu durante a década de 80, quando o mercado compettvo forçou as ndústras a melhorar os métodos para determnar o atual custo para produzr um produto (JOHNSON e KAPLAN, 1986). O ABC é um processo de dos estágos. O prmero estágo transfere os custos assocados com consumo de recursos para as atvdades (que pode ser cada operação realzada no processamento de uma peça), o segundo estágo aloca o custo da atvdade para os produtos que estão suetos a estas atvdades. Contudo, o ABC refere-se somente a técnca de determnar os custos das atvdades e os resultados que estas atvdades produzem. Paralelo a este método está o ABM (Actvty Based Management), que é um conceto muto mas amplo, e que faz referênca à flosofa de gerencamento enfocando o planeamento, execução, e medção das atvdades como uma chave para vantagem compettva (COKINS, 1996). Geralmente o custo devdo ao tempo de setup, o tempo e trabalho requerdos para realzar a preparação de uma determnada máquna ou lnha produtva, tende a decrescer com o aumento do número de células. Com esta dmnução no tempo de setup permte-se atender mas rapdamente à nova ordem de produção, o que pode acarretar em uma dmnução do nventáro em processo. O maor tempo de setup é observado quando exste a necessdade de processar, em uma máquna, uma peça dferente das usualmente produzdas. Já um menor tempo de setup ocorre se processa peças smlares. Os menores tempos de setup normalmente ncluem smples austamentos e download de um novo programa para uma máquna CNC,por exemplo (CHIR, 1996). A movmentação do materal pode ser dvdda em duas formas: a crculação dentro da célula e a crculação entre células. Como cada célula terá capacdade de processar uma famíla

3 de peças, a movmentação entre células se tornará mínma. Logo, o custo de movmentação de materal tende a decrescer conforme o número de células aumentam (SARKER e LI, 1997). Neste artgo defnu-se o custo total como sendo todos os recursos consumdos durante o processamento de uma famíla de peças, desde o momento em que a matéra prma sa do estoque de materal até quando a peça é depostada no almoxarfado à dsposção do clente. 3 Modelos exstentes Para as empresas, no estudo de mplementação das células, é mportante não somente seleconar uma confguração baseada na smlardade do processo, mas também levar em consderação o custo de mplementação e operação. Portanto, este trabalho de revsão bblográfca relata modelos de custo para avalar o possível arrano celular. Os modelos pesqusados avalam a formação da célula teratvamente, começando por todas as peças sendo processadas em um layout funconal. A cada teração, as famílas de peças e as células de manufatura são formadas e o custo total é calculado (AGARWAL e SARKIS, 1998). As análses partem dentfcando uma famíla de peças, genercamente por (lote de peças com característcas smlares) e o grupo de máqunas por um termo genérco. Esta nomenclatura sugere a forma matrcal de dsposção de dados onde as lnhas seram as peças e as colunas as máqunas. Cada relação máquna-peça recebe um peso (0 ou 1) que quantfca se a peça é processada ou não pela máquna (SARKER e LI, 1997). 3.1 Modelo proposto por NEEDY (1998) NEEDY (1998) propõe a equação (1) para determnar o custo total. TC =TCS +TCM+TCI (1) Este modelo consdera o custo total sendo composto por três parcelas: Custo devdo ao setup (TCS), Custo devdo à movmentação de materal (TCM) e o nvestmento em máqunas ou equpamentos (TCI). NEEDY (1998) levantou algumas varáves para quantfcar fatores mportantes no processo para serem ncorporadas na equação (1): Custo para os maores tempos setup (CSM), Custo para o menor tempo de setup (CSm); número de lotes da peça durante o horzonte de planeamento da empresa (B ). De modo a quantfcar a relação máquna-peça, crou-se a varável X, cuo crtéro é o segunte: se a peça, genercamente denomnada, for processada pela máquna é atrbuído a ela o valor 1, do contráro, recebe o valor 0. NEEDY (1998) defnu a varável CM para denotar o custo para a movmentação de materal, Cl para o custo untáro da máquna e NM uma forma genérca de expressar o número de máqunas de um determnado tpo. Como os processos de formação de célula de manufatura são em sua maora teratvos, os componentes da equação (1) foram defndos consderando a transção de um layout funconal para um layout totalmente celular. Deste modo o custo total do setup (TCS) fo defndo com sendo a somatóra de três parcelas. A prmera envolvendo o custo com um maor setup (CSM) e o lote de peças processados no horzonte de planeamento (B ) de acordo com a varável de relação X, para um layout puramente funconal. A segunda parcela consderando um setup maor (CSM), o número de máqunas dentro da célula (NM ) e o lote de peças processadas (B ), consderando as peças em um layout celular. Para a últma parcela consderou-se todas as peças sendo processadas em um layout celular sendo explorada sua smlardade, ocasonando com sto um menor tempo de setup (CSm). Portanto o custo do setup total e calculado como mostra a equação (2).

4 TCS = CSMx ( X x B )+CSMx ( NM x B )+Csmx ( X x B ) (2) Para determnar o custo total de movmentação de materal, utlzou-se um processo smlar ao utlzado para calcular o custo total de setup. Dvdu-se o custo de movmentação em três parcelas: a prmera consderando todas as peças no layout funconal, a segunda consderando a movmentação entre células e dentro da célula e fnalmente consderou-se a movmentação de materal num layout puramente celular. Nota-se no últmo termo a ausênca da varável de relação máquna-peça, X, sto se deve ao fato que a todas as peças da célula são processadas por todas as máqunas. Portanto o custo total de movmentação de materal será calculado pela equação (3). TCM = CMx B + CMx (X x B ) + CMx(2x B) (3) O nvestmento total envolve custo untáro de cada máquna (Cl ) e o número de máqunas requerdas no horzonte de planeamento (NM ). A equação (4) é utlzada para calcular o nvestmento em máqunas ou equpamentos. TCI = Cl x Nm (4) NEEEDY (1998) aplca este modelo em conunto com Algortmo Genétco para formação de famíla de peça. A cada famíla de peças e célula de manufatura formadas, calcula-se todos os custos envolvdos consderando o custo para o maor setup (CSM) gual a $500, o custo para o menor setup (CSm) gual a $125, o custo para uma movmentação (CM) gual a $500, o custo com o leasng das máqunas no horzonte de planeamento fo assumdo em méda $1000. De posse destes dados fo possível plotar o gráfco de custo em função da confguração celular. Custo ($) Número de célula Custo do setup total custo total do transporte de materal Investmento total Custo Total Fg1. Proposta de confguração de manufatura celular vs custo

5 No gráfco NEEDY (1998) conseguu demonstrar o mpacto econômco que as dferentes confgurações da célula podem gerar, ou sea, com o aumento do número de células há uma dmnução dos custos com o tempo de setup e transporte de materal. Para o ambente em que NEEDY (1998) realzou este estudo, tendo como obetvo para mplantação o menor custo, uma possível solução sera mplementar 25 células. Embora tenha trabalhado com três parcelas do custo total (custo com movmentação, custo com setup e nvestmento), NEEDY (1998) conclu que a análse de custo acelera o processo de formação de células de manufatura, facltando na escolha de qual confguração mplantar. Com esta análse de custo, realzada desde o prncípo do processo da formação da célula, tem-se um melhor montoramento do consumo de recursos durante o proeto de formação da célula de manufatura. O refnamento deste método pode ser feto através da nclusão de outras parcelas do custo total. Deste modo, o modelo proposto salenta a mportânca de se levar em conta o fator econômco não só na fase fnal da formação de célula, mas durante todo o processo. 3.2 Modelo proposto por RASMUSSEN (1999) RASMUSSEN (1999) faz uma ntegração do processo de smulação para obtenção de célula de manufatura com o ABM (Actvty-basead management), enfocando prncpalmente o sequencamento das peças ao entrar na célula. O processo se nca dentfcando os tpos de peça por A, B, C e D e levantando-se o custo total de cada undade da peça tpo (que pode ser A, B, C ou D) pela equação (5). Cpc = Cdv + Cm + Cmh + Cqc + Cmx + ( Cp + Cl ) (5) Neste processo RASMUSSEN (1999) consdera todos os fatores utlzados na produção de uma peça: Custo de desenvolvmento e proeto do produto (Cdv ), custo de aqusção da peça (Cm ), custo de transporte (Cmh ), custo de controle da qualdade e nspeção (Cqc ), custo devdo à manutenção na máquna que processa a peca (Cmx), custo de produção da peca tpo numa máquna (Cp ) e custo operaconal do nventáro (Cl ) RASMUSSEN (1999) extra do planeamento da produção as nformações sobre o número de certo tpo de peça a ser produzdo durante o cclo de vda do produto (Nlt ), custo total de desenvolvmento da famíla de peças (Cl ), custo total de codfcação da famíla de peças (Cc ), custo total de ferramentara utlzado com a famíla de peças (Ct ), Custo de processamento de um peddo de produção (Rop), número de peddos por tpo de peça (No ), custo da matéra prma por lote de cada tpo de peça (Rm ), número de lotes da peça processada pela máquna tpo (Nq ), número de peças a entrar no processo (Na ), porcentagem de mão de obra utlzada no transporte de materal (Rlmh), tempo total de movmentação da peça tpo processada na máquna (Tm ), porcentagem de mão de obra utlzada no controle de qualdade e nspeção (Rlqc), tempo total para nspeção e controle da qualdade da peça tpo que acaba de sar da máquna (Tqc ), custo da nspeção por peça tpo saídas da máquna.(rqc), número de peça processada na máquna (Np ), custo de manutenção preventva por hora (Rpm), tempo total de manutenção preventva na máquna (Tpm ), custo de manutenção corretva por hora (Rrm) e tempo total para manutenção corretva na máquna. (Trm ). Com todas as nformações mportantes operaconalzadas, fo possível levantar os componentes do custo total para a peça sendo processada por máqunas dentfcadas genercamente por, numa célula de manufatura. Custo untáro de desenvolvmento da peça tpo, é calculado pela equação (6).

6 Cdv =(Cl +Cc +Ct ) / ( Nlt) (6) Custo untáro de aqusção para a peça tpo, é defndo na equação (7). Cm = (RopxNo +Rm xnq )/Na (7) Custo untáro de movmentação de materal dentro da célula por undade da peça tpo, pode ser determnado pela equação (8). Cmh = ( Rlmh x Tmh) / Na (8) Custo untáro de nspeção e controle da qualdade para peça tpo, pode ser calculado conforme equação (9). Cqc =( (Rlqc x Tqc +Rqc x Np ) / Na (9) Custo untáro da manutenção, baseado na famíla de peças, pode ser calculado pela expressão (10). Cmx = ( (Rpmx Tpm + Rrm x Trm )) / ( Na ) (10) Para determnar o custo untáro de produção da peça na máquna, defnu-se outros fatores: custo geral e admnstratvo por hora para máquna tpo (Rga ), custo de ocupação por hora da máquna (Roc ), custo de nstalação e reconfguração da máquna (Rr ), deprecação por horas de produção da máquna (Rdp ), custo de operação por hora da máquna (Rp ), taxa de consumo de nsumo por máquna (Rcs ), máxmo número de peças esperando na fla da máquna (NI ) e taxa de aumento de nventáro por peça (RI). Deste modo, defnu-se as parcelas do custo do segunte modo: Custo untáro de produção da peça tpo na máquna, pode ser determnado pela equação (11). CP = ( (Rga +Roc +Rr +Rdp + Rp +Rsc )) / (Na ) (11) O custo do nventáro por máquna pode ser determnado pela equação (12). Cl =(NI x RI) / Na (12) RASMUSSEN (1999) utlza o SIMAN V (um tpo de lnguagem de smulação) para desenvolver o modelo da célula de manufatura. São realzadas 30 replcações da smulação, cada uma representando 52 semanas de operação para 24 seqüêncas dferentes de peças. O obetvo da smulação é levantar o tempo que cada seqüênca de famíla de peças levou para ser processada, esta nformação fo desgnada pela varável TIS (tempo nterno ao sstema). Fo coletado também o respectvo custo da peça para ser processada ao fnal da smulação. Com os 24 valores de TIS e Custo calcula- se respectvamente a méda e o desvo padrão plotando-se as duas varáves (custo e TIS) em um gráfco para uma melhor vsualzação do comportamento dos varáves. A decsão sobre qual seqüênca escolher é auxlada pelo gráfco, sendo que deve-se escolher a seqüênca que apresenta o menor valor para o TIS e o menor custo untáro de manufatura.

7 Undades de desvo padrão 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1, Identfcação da sequênca de peças TIS Custo Manufatura Fg. 2 Comparação entre TIS e o custo através do desvo padrão Com base no crtéro menconado acma pode-se verfcar que a seqüênca nº 18 serve como uma resposta ao problema de mnmzação de custo para a confguração celular de manufatura. 4 Comparação entre o modelo NEEDY (1998) E RASMUSSEN (1999) Para se comparar os modelos deve se levar em conta o contexto em que foram aplcados. O modelo de NEEDY (1998) fo aplcado em uma ndústra que produz equpamentos hdráulcos, onde são processadas 120 peças em 177 operações em 12 centros de torneamento e máqunas CNC. Já o modelo de RASMUSSEN (1999) fo aplcado em uma célula com dos tornos CNC dêntcos e uma máquna de medr por coordenadas. Como vsto ambos os modelos fornecem camnhos para levantamento de custos da confguração celular. Contudo, pode ser verfcado que o modelo de RASMUSSEN (1999) fornece uma análse completa levando-se em consderação (através do ABC) mutos fatores que NEEDY (1998) não consdera. O foco dos dos modelos é o mesmo: avalar a confguração celular pela análse de custo, mas os camnhos adotados foram dferentes. NEEDY (1998) se concentrou na formação da célula de manufatura, prncpalmente na decsão de qual confguração mplementar. RASMUSSEN (1999) buscou através do sequencamento, com base na análse de custo, otmzar o arrano celular. Portanto é negável a contrbução que cada um dexou, tanto para avalar a confguração celular de manufatura quanto o sequencamento das peças ao entrar na célula. 5 Conclusão Decsões tomadas para mplementação da célula de manufatura com base somente em parâmetros tradconas de desempenho podem ser falhos no processo de determnação da

8 melhor confguração de manufatura celular. Este trabalho de revsão bblográfca mostrou, através de dos modelos, como é possível ntegrar nformações baseadas em custo com proeto de célula de manufatura vsando obter os melhores resultados. Embora exstam dos modelos enfocando a manufatura celular do ponto de vsta econômco, restam estudos a fazer. A preocupação deste novo estudo será a nclusão de város fatores não consderados (consderar a produtvdade), conclação dos modelos apresentados com um software de smulação de nova geração (como o promodel) e sua aplcação em uma ndústra que produz uma certa varedade de peças, cuos resultados serão publcados oportunamente. Agradecmentos: À CAPES, órgão que fornece bolsas, para que possamos dedcar exclusvamente ao trabalho de pesqusa. Bblografa AGARWAL, A. and SARKIS, J. A revew and analyss of comparatve performance studes on functonal and cellular manufacturng layouts. Computers & Industral Engneerng,1998, ARRUDA, P. E. - Levantamento do Estágo de mplantação da tecnologa de Grupo e Células de Manufatura no Estado de São Paulo. Tese de Doutorado, USP, CHYR, F. The effects of varyng set up costs. Internatonal Journal of Operatons & Productons Management, 1996, COKINS, G. Actvty-basead cost management makng t work. Irwn Professonal Publshng, Chcago,IL, 1996 JOHNSON, H. T. and KAPLAN, R. S. Relevance lost: the o rse and fall of management accountng. Harvard Busness School Press, Cambrdge 1986 LIAO, T. W., CHEN, L. J., CHEN, Z. H. and COATES, E. R. A comparson of two approaches for desgnng lne type cellular manufacturng systems. Integrated Manufacturng Systems, 1996, NEEDY, K. L., BILLO, R. E. and COLOSIMO, R. L. A cost model for evaluatng alternatve cellular manufacturng confguratons. Computer & Industral Engneerng, 1998, ONWUBOLU, G. C. and MUTINGI, M. A Genetc algorthm approach to cellular manufacturng Systems. Computers & Industral Engneerng, 2001, RASMUSSEN, R. R., SAVORY, P. A. and WILLIAMS, R. E. Integratng smulaton wth actvty-based management to evaluate manufacturng cell part sequencng. Computers & Industral Engneerng, 1999, SARKER, B. R., LI, K. Smultaneous route selecton and cell formaton: a mxed-nteger programmng tme cost model. Integrated Manufacturng Systems, 1997, YASUDA, K., YIN, Y dssmlarty measure for solvng the cell formaton problem n cellular manufacturng. Computers & Industral Engneerng, 2001,1-17