Aplicando a tecnologia de grupo para proposição do layout: um estudo de caso na indústria de estruturas metálicas

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1 Aplicando a tecnologia de grupo para proposição do layout: um estudo de caso na indústria de estruturas metálicas Alessandro Lucas da Silva (USP) als@sc.usp.br Gilberto Miller Devós Ganga (USP) gilberto_mdg@yahoo.com.br Resumo A tecnologia de grupo é uma importante ferramenta de auxílio no projeto do layout do chãode-fábrica. A definição das famílias de peças/produtos ou mesmo máquinas tem se tornado um alicerce ao projeto da disposição física dos equipamentos e pessoas. Neste contexto, o objetivo deste artigo é apresentar a aplicação do método ROC para definição das famílias de peça/máquinas de uma empresa de fabricação de estruturas metálicas. Além disso, o artigo também busca apresentar o projeto do layout, a partir, das percepções levantadas com a aplicação do método ROC. O estudo de caso consistiu basicamente em realizar um levantamento da situação atual, ou seja, análise do layout, aplicação da técnica citada anteriormente e proposição de um estado futuro. Os resultados gerais da pesquisa revelam que o método (ROC) foi eficiente, deixando nítido as famílias de peças/máquinas. O layout sugerido, a partir da matriz peça x máquina encontrada, a partir do método ROC, prezou por dois aspectos principais: a minimização da movimentação e a melhoria do gerenciamento. Palavras-chave: Tecnologia de Grupo, Layout, ROC. 1. Introdução A velocidade com a qual as mudanças ocorrem nos dias atuais é muito superior ao ritmo de mudança com que as empresas estavam habituadas em décadas anteriores. Sistemas on line de informação no chão-de-fábrica, engenharia simultânea, produção just in time são algumas das respostas das organizações ao ambiente extremamente mutável dos dias atuais. Esse ambiente de mudanças força cada vez mais as organizações a desenvolverem uma capacidade de aprendizado e melhoria justamente para poder reagir eficazmente ás solicitações desse mercado globalizado, ou seja, tornarem suas estruturas produtivas robustas ás constantes solicitações dos clientes quanto a prazos de entregas mais freqüentes e em menores quantidades, produtos cada vez mais customizados, menores ciclos de desenvolvimento, além é claro da busca por baixos custos e altos níveis de qualidade. O alcance da robustez de um sistema produtivo passa pelo projeto adequado do layout do chão-de-fábrica. Segundo Slack et. al. (1999) as decisões de arranjo físico são muito importantes, pois podem refletir diretamente no desempenho da empresa e na satisfação do cliente. Além disso, o projeto do layout impacta diretamente em três dos oito tradicionais desperdícios identificados por Shigeo Shingo no Sistema Toyota de Produção. São eles (Shiingo, 1996): Desperdício de Movimentação Desperdício de Transporte Excessivo Desperdício de estoques Gonçalves Filho (2005) destaca que um sistema de manufatura eficiente pode ser obtido combinando-se quatro variáveis: tecnologia de fabricação atualizada, um layout otimizado, 1

2 uma mão-de-obra treinada e motivada e um gerenciamento adequado. Essas quatro variáveis não são independentes uma da outra. Por exemplo, é mais fácil motivar os funcionários quando se adota um layout celular do que quando se adota um layout funcional. Portanto, o projeto do layout é uma importante etapa na busca pela excelência nos processos de negócio. Mas, para projetar o layout é necessário, inicialmente, identificar as famílias de peças/máquinas/produtos que tramitam pelo chão-de-fábrica. E a utilização do conceito de tecnologia de grupo pode auxiliar na solução deste problema como será apresentado a seguir. Neste contexto, o objetivo deste artigo é apresentar a aplicação do método ROC para definição das famílias de peça/máquinas de uma empresa de fabricação de estruturas metálicas. Além disso, procurou-se também apresentar o projeto do layout, a partir, das percepções levantadas com a aplicação do método ROC. O Estudo de Caso consistiu basicamente em realizar um levantamento da situação atual, ou seja, análise do layout, aplicação da técnica citada anteriormente e proposição de um estado futuro. A próxima seção tem por objetivo descrever os conceitos gerais que perfazem o tema deste artigo e apresentar a técnica utilizada no mesmo. 2. A tecnologia de grupo Para Dalmas (2004) de maneira geral, pode-se conceituar a Tecnologia de Grupo como sendo uma filosofia que define a solução de problemas explorando semelhanças, para se obter vantagens operacionais e econômicas mediante um tratamento desse grupo. Para os autores desse artigo, a filosofia de grupo apenas não é entendida como uma filosofia mas sim um conceito e ferramenta que pode ser utilizada no projeto do layout. Black (1998) destaca que a tecnologia de grupo envolve a junção de peças similares em famílias. Produtos/peças com formas/dimensões semelhantes podem ser fabricados seguindo um mesmo roteiro de produção e compartilhando o mesmo processo/máquinas. Existem inúmeros métodos de formação de famílias. Yasuda e Yin (2001) apud Dalmas (2004) destacam alguns: Métodos Descritivos: Análise do fluxo de produção (AFP), Análise de Fluxo componente (AFC) e Síntese do fluxo de produção (SFP). Métodos de Arranjo de matrizes: Rank order clustering (ROC), ROC2 e Algoritmo de Agrupamento Direto. Métodos por Coeficiente de Similaridade (MCS) Abordagem por agrupamento e também abordagem por gráficos teóricos. 2.1 Rank Order Clustering O método ROC foi desenvolvido por King (KING, 1980). Foi escolhido este método devido à sua simplicidade de aplicação e programação computacional. Essas características permitem ao método ser aplicado em qualquer processo de forma rápida e eficiente. A descrição do método é apresentada a seguir. 2

3 Figura 1 Matriz peça/máquina A figura 1 mostra um exemplo de matriz peça/máquina. O objetivo do método ROC e de outros algoritmos é diagonalizar a matriz de forma que possa ser facilmente identificado as famílias de peças e as suas correspondentes máquinas. As etapas da diagonalização da matriz são apresentadas a seguir (GONÇALVES FILHO, 2005): Etapa 1: Conceda a cada linha da matriz peça-máquina o correspondente número binário (da direita para a esquerda). Determine seu equivalente decimal e classifique as linhas em ordem decrescente desses valores decimais. Etapa 2: Caso a ordem das linhas e a ordem dada pela classificação anterior forem iguais deve-se finalizar o procedimento, senão efetue etapa 3. Etapa 3: Reorganize as linhas da matriz peça/máquina de acordo com a ordem obtida na etapa 1. Ler cada coluna da nova matriz como um número binário. Determinar o equivalente decimal e classificar as colunas em ordem decrescente desses valores. Etapa 4: Efetuar essas etapas até a matriz ficar diagonalizada ou não mais se alterar. A seguir, será apresentada a aplicação desse método em uma empresa de fabricação de estruturas metálicas. Inicialmente, é apresentada a situação inicial da empresa e, posteriormente, as sugestões realizadas com base na família de peças identificadas através do método ROC. 3. Estudo de caso Este estudo de caso foi realizado em uma empresa do interior do estado de São Paulo especializada na fabricação de estruturas metálicas. As etapas do projeto do layout do chãode-fábrica são apresentadas a seguir. Fase 1: Análise da Situação Inicial (Layout Inicial) A figura 2 apresenta o layout inicial utilizado pela empresa. A organização dos equipamentos de acordo com suas características forma um típico layout funcional. Entre os problemas enfrentados pela empresa devido à inadequação do seu arranjo físico podem-se destacar: Elevada movimentação de peças no chão-de-fábrica: A disposição física dos equipamentos gerava a necessidade de uma movimentação excessiva das peças e do produto. Dificuldade na movimentação das peças: O grande porte das peças (estruturas) dificulta a movimentação ao longo do chão-de-fábrica. Levantamento das famílias de produtos A empresa fabrica um tipo de produto apenas com variações de modelos. As principais famílias de peças que compõem os produtos são: Perfil Pesado ou Leve (12 metros): Cantoneiras e Vigas W, U, etc; Tubos (6 metros); Chapas Grossas ou Finas: 6 metros x 2,60 metros e 6 metros x 1,50 metros; Ferro Chato (6 metros); 3

4 Ferro Redondo (6 metros). Estruturação da matriz peça x máquina Figura 2 - Layout inicial A fabricação de uma estrutura metálica segue uma seqüência de etapas de operação. A matriz peça x máquina, apresentada na figura 3, mostra, não de maneira seqüencial, os processos de fabricação de uma estrutura. Na figura, os processos 0 indicam que a peça não sofre nenhuma operação ao passo que o 1 indica que a peça sofre transformação por aquele processo específico. 4

5 Fase 2: Aplicação do método Figura 3- Matriz peça x Máquina A partir da matriz peça x máquina inicial aplicou-se o método ROC para se identificar grupo de peças com processos semelhantes e, a partir desses, estabelecer um layout A figura 4 corresponde ao primeiro passo do método que é a reestruturação das linhas com base no equivalente decimal de cada linha. Figura 4 Organização das linhas A figura 5 corresponde ao segundo passo do método que consiste na reestruturação das colunas com base no equivalente decimal de cada coluna. Figura 5 Organização das colunas Neste caso, apenas uma iteração do método levou a uma convergência do resultado. A análise do resultado encontrado é apresentada a seguir. Análise dos dados Através da matriz peça x máquina final obtida, pode-se concluir: 1. Existe um conjunto de processos (máquinas) pelos quais todas as peças passam. Esses processos (máquinas) devem ser re-arranjados em células ou aproximados, para que a movimentação de peças seja mínima através desses. 2. Existe um conjunto de máquinas que realizam operações para apenas um único tipo de peça. Essas máquinas são: Esmeril, Rosqueadeira, Universal. Esses equipamentos podem ser realocados de forma a ficarem exclusivos a um único fluxo. 3. As máquinas Puncionadeira, Copiadeira e Maçarico são requisitadas, principalmente, pelas peças Perfil e Chapa. Devido ao fato das chapas e perfis serem de grande porte, embora essas máquinas seja utilizadas pelas peças ferro chato e cantoneiras, essas são peças de menor portes. Portanto, essas máquinas podem ser alocadas de forma a facilitar o fluxo das peças Perfil e Chapas. 5

6 Fase3: Proposição do novo layout Com base na matriz peça x máquina o seguinte layout foi proposto, como pode ser observado na figura 6. Análise do layout proposto Figura 6 - Layout proposto O layout proposto leva em consideração alguns princípios não adotados pelo processo atual da empresa. Esses são: 1. Formação de células de montagens: As células de montagem comportam os seguintes processos: Ponteamento, Soldagem, Inspeção e Acabamento. 6

7 2. Máquinas em linha para o fluxo das peças Perfil e Chapa: o layout proposto contempla a formação da disposição seqüencial de máquinas formando uma linha de montagem para essas peças. Como mencionado anteriormente, embora outras peças irão compartilhar essas máquinas, essas ficarão dispostas na seqüência de processamento das peças Perfil e Chapa devido às suas dimensões e dificuldade de movimentação. 3. Máquinas em linha para fluxo da peça ferro redondo: essas máquinas ficam exclusivas pois apenas o ferro redondo sofre operação nesses equipamentos. Devido às dimensões das peças optou-se por colocar em linha e não por um layout em U. 4. Os processos de Serra e Furadeira ficaram alocadas separadamente. Esses estão ocupando grandes dimensões, principalmente, por causa das Serras que necessitam cortar materiais de grande comprimento. Análise das células de montagens Diferentemente da situação inicial, as células de montagem possuem outro princípio, o de movimentação de operadores e não de materiais. Na situação inicial, todas as peças eram movimentadas para locais de trabalho fixos. As células de montagem, partem do princípio de que o operador movimenta-se e as estruturas metálicas ficam fixas. Esse princípio foi adotado devido à grande dificuldade em movimentar-se as estruturas metálicas. A movimentação do operador de um posto de trabalho ao outro torna-se muito mais rápido e eficiente. 3. Apresentação dos resultados Entre os resultados alcançados pode-se destacar: 1. Redução da movimentação: A nova disposição física de equipamentos reduz em cerca de 50% a movimentação das estruturas metálicas dentro da fábrica. Devido às grandes dimensões físicas, esse ganho implica em um impacto muito significativo no lead time final de montagem. 2. Possibilidade de implantar gestão visual: a utilização de células de montagem, gera como benefício, além da redução de movimentação, a possibilidade de implantar um sistema de gestão visual, que possibilite o melhor gerenciamento da produção. 3. Melhor definição dos fluxos de produção: O layout sugerido tem melhor definido os fluxos de produção. Isso auxilia no processo de gerenciamento. É mais fácil identificar, por exemplo, os gargalos de produção e tomar iniciativas para eliminá-los. 4. Organização: Através da definição de áreas de células de montagens e fluxos específicos, pode-se melhor organizar a fábrica. A aplicação, por exemplo, de uma metodologia 5S de organização pode ser implantada com maior sucesso nesse layout proposto. Deve-se ressaltar que, para aqueles que não prezam a organização como um importante critério de desempenho, muitos autores afirmam que a organização por si só não garante o aumento de produtividade, mas a falta desta com certeza reduz a produtividade. 4. Considerações finais O artigo buscou abordar a aplicação dos conceitos do método ROC em uma matriz peça x máquina para uma indústria de estruturas metálicas. Além disso, este também apresenta as etapas de formação do layout a partir da aplicação do método de formação de famílias de peças. 7

8 Os resultados encontrados mostram que o método, neste caso, foi eficiente, deixando nítido as famílias de peças/máquinas. O layout sugerido, a partir da matriz peça x máquina encontrada, a partir do método ROC, prezou por dois aspectos principais: A minimização da movimentação e a melhoria do gerenciamento. Referências BLACK, J.T. (1998) - O projeto da fábrica com futuro. Ed. Bookman. DALMAS, V. (2004) - Avaliação de um layout celular implementado: um estudo de caso em uma indústria de autopeças. Dissertação de Mestrado apresentada à Universidade do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. GONÇALVEZ FILHO, E.V. (2005) - Sistemas de Manufatura: Projeto do arranjo físico. Notas de aula. King, J. R. (1980) - Machine-component grouping in production flow analysis: An approach using a rank order clustering algorithm. International Journal of Production Research, 18, SHINGO, S. (1996) - O sistema Toyota de produção do ponto de vista da Engenharia de Produção. Ed. Bookman. SLACK,N; CHAMBERS, S; HARLAND, C; HARRISON, A.; JOHNSTON, R. (1999) - Administração da Produção. Ed. Atlas S.A. YASUDA, K., YIN, Y. (2001) - A dissimilarity measure for solving the cell formation problem in cellular manufacturing. Computers & Industrial Engineering, v.39, p