APLICAÇÃO DA TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS EM UMA EMPRESA DE CORTE E DOBRA DE AÇO

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1 João Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 APLICAÇÃO DA TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS EM UMA EMPRESA DE CORTE E DOBRA DE AÇO Joao Pedro Nascimento Silva (EEL-USP ) jpsilvabr@gmailcom Rene Bombo Alsisi (EEL-USP ) rbomboalsisi@gmailcom Felipe Gusmao Costa (EEL-USP ) felipegusmaocosta@gmailcom Este artigo apresenta um estudo de caso sobre a aplicação de uma ferramenta denominada Troca Rápida de Ferramentas (TRF) nos processos de corte e dobra de chapas de aço, na empresa Quiaço, uma empresa de pequeno porte da cidade de Lorena, nno interior do estado de São Paulo O objetivo desse trabalho é propor uma solução para o tempo de parada das máquinas, com foco no setup Com a utilização da metodologia TRF, foi apresentada uma proposta para a redução de quatro minutos e quatro segundos no tempo de setup Com a nova proposta, ter-se-á uma economia de 48,6% no tempo de setup Os resultados evidenciam a importância de se enxugar a produção de qualquer empresa, mostrando oportunidades de melhoria a fim de aumentar a produtividade e reduzir o custo No caso da empresa em estudo, tal feito irá gerar maior competitividade regional no ramo de corte e dobra de aço Palavras-chave: Palavras-chave: Troca Rápida de Ferramentas; setup; SMED; produtividade

2 1 Introdução Atualmente, o mercado industrial mundial é altamente competitivo, demonstrando características intimidadoras com empresas que não se adaptam facilmente a ele, ou seja, que não conseguem encontrar caminhos e alternativas para se destacar, ou ao menos sobreviver, no ambiente industrial A constante necessidade pelo aumento da qualidade e redução de custos nos processos produtivos se torna uma obrigação para empresas que desejam se manter competitivas, visto que o mercado e a concorrência são os fatores que que determinam os preços dos produtos finais (CALHADO et al, 2015) Nesse contexto, as companhias buscam por filosofias de produção, visando redução dos custos produtivos, aumento da produtividade e eliminação de desperdícios A principal filosofia nesse tipo de aplicação é o Lean Manufacturing, ou Produção Enxuta, termo criado pelos professores James Womack e Daniel Jones para designar a metodologia utilizada pelo Sistema Toyota de Produção (OHNO, 1990), a qual objetiva a constante busca pela redução de desperdícios Ela trabalha sobre os aspectos de qualidade e da flexibilização de processos no sentido de trazer benefícios na capacidade de aumentar a produtividade e competir melhor no mercado globalizado Um dos principais problemas encontrados nas indústrias é o desperdício de tempo e, segundo a filosofia Lean, é possível reduzi-lo com a ferramenta chamada SMED (Single Minute Exchange of Die) ou TRF (Troca Rápida de Ferramentas), que atua no tempo de setup de uma máquina De acordo com Goldacker e Oliveira (2008), o tempo de setup de uma máquina consiste no tempo de parada da mesma para reabastecimento de materiais e/ou troca de artigos de trabalho, seja essa troca feita por quaisquer motivos O método TRF busca transformar atividades feitas com a máquina parada (setup interno) em atividades realizadas com a máquina desligada (setup externo), almejando que a parada dure, ao máximo, 9 minutos e 59 segundos, o que acarreta na consequente redução do tempo ocioso Esse trabalho teve como objetivo o estudo de caso da ferramenta TRF aplicado em uma microempresa de corte e dobra de peças de aço, mais especificamente em uma máquina de corte à plasma e uma dobradeira hidráulica O foco do estudo deu-se no processo de corte e dobra de degraus para escadas, evidenciando suas oportunidades de melhoria por meio da análise de todas as atividades realizadas durante a produção, procurando transformar ao máximo o setup interno em setup externo 2

3 Para uma melhor compreensão deste estudo, o artigo foi dividido em quatro partes, são elas: introdução, referencial teórico, desenvolvimento do estudo de caso (metodologia) e considerações finais 2 Fundamentação teórica 21 Troca Rápida de Ferramentas (TRF) Antes de iniciar, de fato, a explanação sobre o conceito que se procura aplicar, deve-se ter plena noção de onde e como isso será feito A empresa escolhida para a aplicação da ferramenta SMED é do ramo metalúrgico, está situada no interior do estado de São Paulo, é de pequeno porte e trabalha sob pedidos por encomenda Tendo isso em vista, é importante analisar as possibilidades de intervenção em empresas de pequeno porte: é fato que, quanto menor é uma empresa, mais prontamente pode-se reagir de acordo com oportunidades ou problemas encontrados em seu sistema produtivo (SLACK, CHAMBERS, JOHNSTON, 2009), uma vez que as distâncias são reduzidas e o trabalho assume uma postura menos formal, quando comparado às empresas de grande porte Antes de analisar qualquer tipo de processo produtivo é importante se ter noção do conceito de setup: setup é o intervalo existente entre o último produto bom confeccionado em um determinado lote e o primeiro produto bom do próximo lote, e a diminuição desse tempo tende a trazer benefícios significativos para a produtividade da empresa, diminuindo os estoques e o lead time (FORONI et al, 2009) Ao analisar a empresa internamente, partindo do processo de produção de degraus para a confecção de escadas, deve-se ter noção de seu setup, antes de seguir para a aplicação da ferramenta SMED De acordo com Shingo (2000) os passos básicos de setup são: preparação, ajustes pós-processamento, verificação de materiais e ferramentas; montagem e remoção de ferramentas e componentes pós-processamento; medição, posicionamento e calibrações; corridas de teste e ajustes Cada etapa é descrita resumidamente abaixo: Preparação, ajustes e verificação: Assegura que as ferramentas a serem utilizadas estejam no lugar em que devem estar e funcionado perfeitamente para a execução correta do processo Nessa etapa estão inclusas a remoção de itens e a limpeza das máquinas; 3

4 Montagem e remoção de ferramentas e componentes: Consiste na remoção dos componentes e das ferramentas já utilizadas, para sua fixação e organização a fim de atender o próximo lote a ser processado; Medições, posicionamento e calibrações: Etapa referente às medições e calibrações no sentido de respeitar as condições ideais do processo, como temperatura e pressão; Corridas de teste e ajustes: Quanto melhor feita a etapa anterior a essa, mais fáceis se tornarão os ajustes e testes, uma vez que esses são posteriores ao processamento de uma peça e dependem da precisão das medidas e calibrações A produção em pequenos lotes e a redução de estoques incentiva enormemente ações no sentido da redução do tempo de setup, de acordo com Godinho Filho e Fernandes (2004) Segundo Corrêa e Gianesi (1996), a alta variação da possibilidade de encomendas na empresa não só evita os lotes, como gera uma maior satisfação nos clientes, que podem contar com uma empresa de confiança para a realização de vários tipos de serviços Essa característica gera, porém, a constante necessidade de troca de ferramentas e reajustes de máquinas a cada novo lote O método TRF, proposto por Shigeo Shingo, propõe que toda troca de ferramentas, ou grande parte delas, deve ser realizada em até 9 minutos e 59 segundos, sendo uma solução para o problema da empresa Segundo o autor, a redução no tempo de setup possibilita o aumento da eficiência, atacando as perdas de tempo relacionadas às movimentações desnecessárias, eliminando erros nos ajustes preparatórios e utilizar esse tempo disponível para flexibilizar a produção, aumentando a capacidade de atender às demandas do mercado Para Satolo e Calarge (2008), uma importante característica do método TRF é a possibilidade de fabricação de vários tipos de produtos no mesmo período de trabalho Goldacker e Oliveira (2008) complementa os benefícios da aplicação da ferramenta com o comentário de que, por meio da manufatura mais enxuta e eficiente do que as dos concorrentes, há o aumento de qualidade e da competitividade da empresa no mercado 22 Estágios Conceituais da Troca Rápida de Ferramentas Tendo em vista o setup e suas características básicas, deve-se partir para a análise dos estágios de melhoria Ainda segundo Shingo (2000), a melhoria do setup divide-se em quatro estágios conceituais: 4

5 Estágio Inicial ou Preliminar: No estágio inicial, é feita a coleta das informações que serão trabalhadas, podem ser feitas filmagens do processo, cronometragem de tarefas e entrevistas com operadores da(s) máquina(s) Estágio 1: Separação de setup interno e externo: setup interno é toda atividade de preparação de componentes enquanto a máquina está parada Setup externo são as ações executadas enquanto a máquina está funcionando; Estágio 2: Conversão de setup interno em externo: Para se encontrar meios de transformar o setup interno em externo deve-se ter certeza de que a classificação dos setups foi feita de maneira correta As operações de setup interno podem ser transformadas em setup externo a partir da análise de sua real função; Estágio 3: Racionalizar os aspectos da operação de setup: Nessa etapa é preciso fazer uma análise detalhada de cada operação O terceiro estágio é, basicamente, a implementação do que foi definido no estágio anterior Na etapa preliminar, obtém-se os parâmetros de tempos iniciais das atividades do setup e para obter esses dados com qualidade, é sugerida uma análise contínua dos dados, com a cronometragem do sistema (SHINGO, 2000) Como a cronometragem demanda muita habilidade do operador do relógio, além de muita atenção sobre o processo, a possibilidade de filmagem torna a etapa mais acessível, além de entrevistas diretas com os metalúrgicos Resumindo, essa etapa proporciona a análise do meio e das condições de trabalho em que haverá a aplicação da ferramenta (SHIBUYA, OLIVEIRA, 2010) Para a execução do Estágio 1, Shingo (2000) sugere três técnicas para a manutenção de tarefas em setup externo: Utilização de checklist, verificação das condições de funcionamento e melhoria no transporte de componentes O checklist (ou lista de verificação) consiste em uma lista que inclui todos os componentes, seguidos de suas especificações e outros parâmetros Com base no checklist pode-se evitar a utilização de ferramentas ou componentes incompatíveis com o processo Para cada máquina deve haver um checklist específico; 5

6 A verificação das condições de funcionamento é feita através de uma lista contendo a localização dos itens essenciais para que o processo flua, isto é, ela serve para verificar se todos os componentes estão onde devem estar para o encaminhamento do processo; A melhoria no transporte de componentes é dada como setup externo, uma vez que é vantajoso realizar transporte enquanto a máquina opera, movimentando a peça ou um componente específico do estoque para o maquinário e vice-versa quando for finalizada a fabricação da peça Para realizar o Estágio 2, Shingo (2000) aconselha a preparar antecipadamente as condições operacionais exigidas Assim, é indicado o uso da técnica de padronização de funções Essa técnica se fundamenta na normalização dos dimensionamentos de peças e ferramentas envolvidas no processo, fazendo com que seja necessária a utilização de uma única ferramenta para um grande contingente de componentes, reduzindo assim os desperdícios de material e principalmente de tempo Também nessa parte, é necessária a adoção de novos pontos de vista sobre o processo, procurando evitar a influência de práticas costumeiras antigas, prejudiciais à produção Qualquer atividade que não contribua para o bom funcionamento da operação do setup deve ser identificada e eliminada (CARDOSO; HAYASHI, 2015) O sistema TRF é muito mais do que uma questão técnica, é uma forma inteiramente nova de pensar (SHINGO, 2000), portanto são necessárias significativas quebras de paradigmas e adoção de novas perspectivas sobre o processo, sendo a criatividade e a perspicácia aliadas fundamentais da técnica A realização do Estágio 3 é baseada nas técnicas de implementação de operações em paralelo e na eliminação de ajustes A técnica das operações em paralelo consiste em executar duas atividades do processo simultaneamente, de modo que tais atividades possam ser realizadas apenas por trabalhadores ou por trabalhadores e máquinas Outra forma de estreitamento do setup interno é através da fixação funcional, que consiste em prender objetos no local de uso com mínimo esforço, evitando perda de tempo de procura e recolocação (CARDOSO; HAYASHI, 2015) A técnica da eliminação de ajustes é dependente dos primeiros estágios do setup interno, uma vez que estas atividades são responsáveis pela precisão do processo ou da peça Assim, ao 6

7 melhorar o setup interno, a precisão será aumentada, permitindo o estabelecimento de padrões numéricos, eliminando ou reduzindo a necessidade de ajustes 3 Metodologia 31 Estudo de caso Este trabalho foi realizado a partir do método de pesquisa denominado de Estudo de Caso que, segundo Yin (2015) consiste em uma busca empírica de determinado acontecimento, estando esse inserido em um contexto real e palpável, com seus limites contextuais bem definidos Para Miguel (2007), um estudo de caso tem a função de concretizar experimentalmente determinado embasamento teórico e científico, a fim de observar sua validade Assim, esse método de pesquisa deve ser pautado nas seguintes fases: Planejamento do caso: é nessa fase que são definidos o local de análise, bem como os objetivos do projeto e os procedimentos a serem efetuados; Teste piloto: apesar de não ser realizado na maioria dos estudos de casos, é uma prática importante, uma vez que permite aprimorar os procedimentos; Coleta dos dados: os dados observados devem ser coletados de forma organizada e responsável, de maneira que o coletor e/ou desenvolvedor do projeto não altere dados e consequentemente provoque mudanças consideráveis nos resultados; Análise dos dados: nessa etapa os dados devem ser analisados minuciosamente, a fim de averiguar o que é realmente necessário e que representa ligação com os objetivos, para enfim retirar as conclusões; Geração do relatório: na última fase, todas as fases citadas acima devem ser redigidas em um documento, sintetizando o andamento e desenvolvimento da pesquisa Dessa maneira, Ventura (2007) afirma que os estudos de casos garantem maior flexibilidade, uma vez que permitem construir hipóteses e reformular a problemática, garantindo assim 7

8 vantagens como o estimulo de novas descobertas e a percepção de relações entre os procedimentos e os resultados Em suma, o Estudo de Caso é um método prático que permite avaliar determinado assunto, analisar evidências, desenvolver medidas e, posteriormente, aplicá-las O estudo de caso realizado consiste na análise do processo de corte e dobra de chapas de aço, especificamente na confecção de degraus para escadas, em duas máquinas operadas por três funcionários A primeira máquina realiza o processo de corte das chapas automaticamente, por meio de um canhão de plasma robotizado e programado através de um Comando Numérico Computadorizado (CNC) A segunda máquina faz a dobragem das peças cortadas por meio de uma prensa hidráulica No processo analisado, foram produzidos 15 degraus, divididos em duas operações, primeiramente produzindo oito itens e posteriormente os sete restantes Inicialmente, foi realizada uma abordagem com os funcionários da empresa, na qual foram identificadas as etapas da produção de degraus para escadas Nessa abordagem, os funcionários de cada etapa explicaram o que iria ser feito e como a respectiva máquina funcionaria Assim, os operadores demonstraram como preparar o maquinário e o material a ser usado em cada etapa, permitindo maior compreensão e detalhamento sobre o processo estudado Ademais, para auxiliar na análise posterior de identificação do setup foi realizada a filmagem de todo o processo, baseando-se no método da cronoanálise, o qual consiste na coleta de todos os tempos das atividades consideradas como setup 4 Resultados A filmagem realizada permitiu detalhar as etapas do processo de produção: a) Escolha da chapa de aço bruta; b) Transporte da chapa para a máquina de corte com empilhadeira; c) Ajustes da peça na máquina de corte; d) Corte da primeira leva; e) Retirada das peças cortadas; f) Preparação da segunda leva; g) Corte da segunda leva; h) Transporte de ambas as levas para a dobradeira; 8

9 i) Ajuste da máquina de dobra; j) Dobra dos degraus Com a filmagem, foi possível identificar os tempos das atividades denominadas como setup, assim como sua classificação em interno ou externo, os quais estão evidenciados na figura 1 As análises da filmagem do processo e da figura 1 revelam que o tempo total de setup é 8 minutos e 22 segundos e também foi possível apurar um desperdício de tempo de 1 minuto e 20 segundos em razão de conversas paralelas entre os funcionários da célula de produção Com a chapa de aço posicionada na máquina CNC, foi identificada uma oportunidade de melhoria na procura da ferramenta necessária (martelo), ao ser observada a desorganização das ferramentas utilizadas no processo, por não haver um local adequado para seu 9

10 posicionamento Desse modo, foi gerado um aumento no tempo de espera para o começo do corte, contabilizado em 12 segundos Durante o processo de corte da segunda chapa, notou-se que o operador da dobradeira ficou ocioso, uma vez que necessita de um degrau para realizar os ajustes iniciais da mesma Além disso, os degraus foram levados para a dobradeira apenas quando as duas levas já haviam sido cortadas, resultando em um desperdício de 2 minutos e 32 segundos A melhoria proposta nesse artigo é a diminuição no tempo de setup dos degraus pela ferramenta de TRF, que consiste em quatro etapas de implementação: Etapa inicial: O processo foi filmado e também foram anotadas todas as atividades de setup; Etapa 1: Analisou-se essas atividades, procurando dividi-las em setup interno e externo Com a filmagem julgou-se que todas as etapas do setup eram classificadas como internas, portanto há oportunidades de melhorias possíveis; Etapa 2: A diminuição de setup ocorreu quase totalmente nessa etapa Percebeu-se que durante o corte da segunda leva de degraus os funcionários responsáveis pela dobra estavam ociosos, enquanto poderiam estar ajustando a máquina de dobra Esse ajuste era realizado apenas quando todos os degraus chegavam no estágio de dobra Para corrigir isso, apenas diminuiu-se o tempo de ociosidade dos funcionários e configurou-se o processo para que esses funcionários ajustem a máquina de dobra após o corte da primeira leva, já que é necessário o uso de um degrau, servindo como parâmetro para o ajuste Convertendo essa etapa em setup externo foi possível economizar 2 minutos e 32 segundos no tempo total de setup Para isso, propôs-se a alteração no processo de modo que a primeira leva poderia ser transportada para a máquina de dobra enquanto a segunda leva era cortada, permitindo que os funcionários da dobra finalizassem o ajuste e já dobrassem a primeira leva; Etapa 3: Na terceira etapa, foram propostas mais algumas modificações no processo Observando-se o andamento das atividades, verificou-se que ocorria certa desorganização no sistema, uma vez que os funcionários de duas máquinas diferentes utilizavam a mesma ferramenta, no caso, o martelo Por isso, ocorreu uma perda de tempo de tempo de 12 segundos devido à desorganização das ferramentas e do local de trabalho Assim, é possível propor uma solução para tornar o local mais organizado, como por exemplo, utilizar uma mesa de ferramentas na empresa, de modo a manter as ferramentas sempre 10

11 organizadas, ou até mesmo dispor de mesas de ferramentas para cada máquina Nessas mesas, os equipamentos necessários para a manutenção e manuseio de cada maquinário estariam organizados, evitando desse modo a circulação excessiva das ferramentas ao longo do layout fabril Além da organização das ferramentas, nesse estágio pode-se implementar as operações em paralelo, uma vez que representa uma forma eficiente de reduzir o tempo ocioso do processo Com isso, as atividades de corte e o ajuste da dobradeira ocorreriam simultaneamente, convertendo o ajuste para setup externo em relação à máquina de corte As conversões de setup interno para externo, bem como a economia de tempo, estão mostradas na figura 2 De acordo com as possíveis melhorias a serem implantadas no sistema observa-se uma economia de 4 minutos e 4 segundos (244 segundos) no tempo de setup total, reduzindo-o de 8 minutos e 22 segundos (502 segundos) para 4 minutos e 18 segundos (258 segundos), representando uma redução de 48,6 % no tempo inicial de setup 11

12 5 Considerações finais Verifica-se o quão importante é o aspecto do setup dentro da indústria e dos processos, permitindo seu estudo e sua melhoria para aprimorar as etapas produtivas do sistema A ferramenta conhecida como TRF, por conseguinte, é primordial para tal aprimoramento, dado que essa técnica possibilita o entendimento de todo o processo, caracterizando as atividades como internas ou externas e convertendo-as para reduzir o tempo utilizado Por isso, a TRF se fundamenta na redução do tempo ocioso, propiciando a compactação das atividades, o que dá mais credibilidade e competitividade para a empresa Os objetivos do trabalho foram realizados, pois conseguiu-se explorar a ferramenta TRF para reduzir o tempo de setup na empresa de corte e dobra de aço, mais precisamente no corte e dobra de degraus Além disso, as expectativas foram alcançadas, pois foram propostas melhorias que reduzem o tempo de setup total, convertendo algumas operações internas em externas, já que inicialmente todas as operações eram internas As modificações feitas no processo acarretaram em melhorias significativas, pois foi possível a redução do tempo de setup de 8 minutos e 22 segundos para 4 minutos e 18 segundos, representando 48,6% de economia de tempo Ademais, foi extremamente útil a conversão de atividades internas em externas, bem como a eliminação de atividades prejudiciais ao sistema, possibilitando o estabelecimento de um padrão produtivo mais conciso, no qual a organização do maquinário e das ferramentas foi destacada Apesar da redução do tempo de setup do processo e do alcance dos objetivos propostos, sempre há novas oportunidades de melhoria nas etapas produtivas, o que é chamado de melhoria contínua REFERÊNCIAS CALHADO, Paula Maia et al Implantação do Método de Troca Rápida de Ferramentas no Setor de Usinagem em uma Indústria de Autopeças In: ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO, 35, 2015, Fortaleza Artigo Fortaleza: Enegep, 2015 v 1, p 1-17 Disponível em: < Acesso em: 24 abr 2016 CARDOSO, Ronney Teixeira; HAYASHI, Ana Paula EMPRESA DO SETOR DE COSMÉTICOS ALCANÇA A MELHORIA NO PROCESSO ATRAVÉS DA REDUÇÃO DO SETUP COM USO DA ABORDAGEM DE SHINGO (SMED) In: ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO, 12

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