PROJETO DE LAYOUT ALINHADO ÀS PRÁTICAS DE PRODUÇÃO ENXUTA EM UMA EMPRESA SIDERÚRGICA DE GRANDE PORTE

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2 1. Introdução O comprometimento com a satisfação dos clientes e a concorrência acirrada exigem que as empresas busquem novas e melhores práticas de manufatura. Em se tratando do mercado de aços, onde se observa o estabelecimento e consolidação das grandes siderúrgicas, o equilíbrio consiste em dosar rentabilidade e participação de mercado. Para se adaptarem a esse ambiente competitivo, as empresas de diversos setores, seguindo os passos da indústria automobilística, estão utilizando os conceitos e técnicas de Produção Enxuta ou Sistema Toyota de Produção (STP). Esse sistema de produção tem como objetivo capacitar as organizações para responder com rapidez às constantes flutuações do mercado através do alcance efetivo das principais dimensões da competitividade: flexibilidade, custo, qualidade, atendimento e inovação. A teoria que sustenta o STP baseia-se na priorização das melhorias na função processo via eliminação contínua e sistemática das perdas nos sistemas produtivos (SHINGO, 1996). Nesse contexto, o arranjo físico (layout) e a logística surgem como importantes fatores a serem analisados na implementação de práticas relacionadas ao modelo de gestão da Produção Enxuta. O principal motivo para o planejamento do layout do setor produtivo é o interesse em reduzir os custos de movimentação e facilitar o gerenciamento do processo. Além dos custos de movimentação, podem ser identificados outros custos relacionados ao layout: custos de armazenagem, custos de work in process (WIP), custos com mão-de-obra desnecessária devido à existência de muitas atividades que não agregam valor, entre outros (SILVA; RENTES, 2002). Segundo Shingo (1996), a eliminação de estoques pode reduzir os custos de mão de obra em aproximadamente 40%. Por sua vez, a logística impacta diretamente nas dimensões flexibilidade, custo, qualidade e atendimento. Uma logística eficaz consegue atender às mudanças de demanda e aos prazos de entrega. A quantidade certa, dos produtos certos, no tempo e local acordados evidenciam a qualidade da logística. O presente estudo objetiva, através da aplicação de um método de planejamento de layout e de práticas relacionadas à Produção Enxuta, melhorar a logística interna de uma empresa siderúrgica. Inicialmente, é feita uma breve apresentação do referencial teórico, considerando os relacionamentos existentes entre os componentes do Sistema Toyota de Produção e o layout industrial. A seguir, é apresentado um estudo de caso realizado em uma empresa do setor siderúrgico. 2. Produção Enxuta e layout industrial 2.1 Produção Enxuta O Sistema Toyota de Produção é uma filosofia de negócio que visa aperfeiçoar a organização para atender da melhor maneira as necessidades do cliente e eliminar os desperdícios. Ao mesmo tempo, melhora a segurança e o moral de seus membros (LIKER, 2005). A Figura 1 apresenta a estrutura simplificada do STP. Na parte superior, estão os objetivos do sistema: redução de custo e de lead time e aumento da qualidade, tendo como foco central o cliente. Estes objetivos são sustentados por dois pilares: just-in-time e jidoka. O primeiro pilar do STP compreende o just-in-time, uma técnica de gestão que preconiza que cada processo deve ser abastecido com os itens certos, na quantidade certa, no tempo certo, utilizando estoques mínimos de matéria-prima, produtos intermediários e bens acabados. O 2

3 JIT é viabilizado através do kanban, cabendo a essa ferramenta a função de controle (SHINGO, 1996). Abaixo, no pilar do JIT, estão o fluxo contínuo, o takt time e a produção puxada. O fluxo contínuo é o resultado da eliminação das interrupções no fluxo de materiais através da eliminação das perdas ao longo do processo de fabricação. Isso é obtido com o rearranjo do layout de forma que o fluxo de materiais tenha a mesma seqüência do fluxo de processo, e que um fluxo unitário de produção possa ser implementado. O takt time é o tempo disponível para produzir um componente ou um produto, baseado na demanda do cliente. Já a produção puxada significa produzir somente o que o processo subseqüente retirar/consumir, ou seja, a informação de produção flui de processo em processo, em sentido contrário ao fluxo de materiais (LUZZI, 2004). Figura 1 Estrutura simplificada do STP Fonte: Ghinato in Almeida e Souza (2000) O segundo pilar é composto pelo jidoka ou autonomação, que consiste em dar autonomia ao operador ou à máquina para paralisar o processamento ao menor sinal de anormalidade. Abaixo desse componente, encontra-se a separação homem/máquina, que é a base da autonomação e significa separar as funções executadas pela máquina e pelo operador, dando à primeira a autonomia para parar caso alguma anormalidade seja detectada, liberando o homem para operar mais de uma máquina, aumentando assim a sua produtividade. Ainda no mesmo pilar, estão os dispositivos de detecção de anormalidades, os poka-yoke, que bloqueiam as interferências na execução de uma operação, impedindo a execução irregular de uma atividade (SHINGO, 1996). A base do sistema é formada por heijunka, kaizen e operações padronizadas. Heijunka é o nivelamento da produção em termos de volume e variedade dos produtos, kaizen é a melhoria contínua, enquanto a padronização das operações visa estabilizar o processo para que as perdas possam ser identificadas e as ações de melhoria possam ser planejadas (LUZZI, 2004). 2.2 Projeto do layout industrial A otimização do layout industrial possibilita a eliminação de uma série de perdas existentes no processo produtivo: eliminação das horas-homem de transporte, melhoria nos índices de qualidade, redução do lead time produtivo, redução dos inventários entre processos, aumento 3

4 da produtividade, da motivação e do comprometimento dos funcionários. Para Shingo (1996), a configuração do layout industrial é uma pré-condição fundamental para estabelecer o fluxo contínuo, elemento crucial do STP. De acordo com Lee (1998), o layout pode ser a essência da produção eficiente se o seu projeto tratar desde a localização global até as estações de trabalho, tendo como resultado um ambiente que integra pessoas, serviços, produtos, informações e tecnologia. Ainda, fatores como segurança, gerenciamento visual e mix de produtos, além dos aspectos quantitativos, devem ser levados em conta no processo de decisão. Conforme esse autor, a estratégia é a abordagem ou filosofia dominante que orienta o projeto do sistema de produção ou negócios. As estratégias operacionais freqüentemente determinam a competitividade e o destino final de uma organização. Portanto, desenvolver uma estratégia adequada para o planejamento da instalação significa identificar o foco mais adequado às instalações em todos os níveis. Segundo Luzzi (2004), o projeto do layout industrial é o arranjo do espaço de trabalho, e seu planejamento constitui-se num importante recurso gerencial logístico, além de ser vital na melhoria da produtividade das organizações. Os métodos existentes para planejar o layout industrial utilizam: (i) experiência, (ii) algoritmos computacionais, (iii) métodos sistemáticos e (iv) métodos integrais. Cada método exige recursos e utiliza metodologias diferenciadas. Para executar o projeto de layout da empresa em estudo, optou-se pelo método de planejamento sistemático Fac Plan, proposto por Lee (1998). Além de atender aos seis princípios básicos do layout: princípio da integração geral, da mínima distância de movimentação, do fluxo, do espaço cúbico, da satisfação e segurança, e da flexibilidade; as vantagens desse método advêm da sua estrutura bem definida e da sua abrangência ao analisar tanto aspectos quantitativos, quanto qualitativos. O modelo de planejamento do macro espaço do layout, proposto pelo método Fac Plan, é composto por 21 etapas, organizadas em três blocos: informação, estratégia e layout (Figura 2). No primeiro bloco realiza-se a coleta e análise das informações, quantitativas e qualitativas, necessárias para desenvolver o planejamento do espaço. Essa fase tem também como objetivo repensar a estratégia de toda organização. Já no segundo bloco, desenvolve-se a estratégia de operações, ou seja, define-se o tipo de layout que otimiza a utilização dos recursos através da eliminação das perdas do processo produtivo. No terceiro bloco, realiza-se a construção do projeto do layout. Conforme Luzzi (2004), com as informações adequadas, e a estratégia definida, o projeto pode ser construído com base em dados factuais. A descrição das atividades da primeira à décima sexta etapa é apresentada no estudo de caso, onde o modelo de planejamento do macro espaço é utilizado para projetar o layout da empresa em questão. 3. Estudo de caso O método Fac Plan foi utilizado, simultaneamente, no projeto de layout dos três pátios de armazenamento da empresa em estudo: (i) tarugos, (ii) barras e (iii) fio-máquina, produtos intermediários. Para ilustrar as etapas do método, o presente artigo apresenta as análises feitas no pátio de armazenamento de tarugos. 3.1 Planejamento do projeto e análise de produtos e volumes O método Fac Plan inicia com o planejamento do projeto de layout, o qual resulta em uma lista de atividades, um gráfico de Gantt e um resumo incluindo os objetivos do projeto. A segunda etapa consiste na análise dos produtos e volumes, que objetiva a compreensão das 4

5 relações existentes entre os produtos fabricados pela empresa. Nessa etapa, os produtos foram agrupados em famílias, as quais consideraram as suas características de fabricação. Em decorrência dessa análise, obteve-se a definição de vinte e seis famílias de tarugos, sobre as quais foram levantados históricos e projeções de vendas, que serviram de base para a definição das necessidades da empresa, em termos de equipamentos, mão-de-obra e espaço. 3.2 Análise de estoques e do layout atual Figura 2 Modelo de planejamento do macro espaço Fonte: Lee (1998) Através da análise de estoques, foi avaliada a eficácia e foram apontadas oportunidades de melhoria no sistema de gestão da empresa, uma vez que os problema, ou inadequações de processos, geralmente resultam em estoques (LUZZI, 2004). As tendências históricas e as projeções de estoque auxiliaram a dimensionar as áreas de armazenamento do novo layout. Como a orientação do sistema produtivo da empresa é make-to-order (fabricação conforme pedido), o estoque, nesse caso, acompanha proporcionalmente os volumes produzidos. Em decorrência disso, as áreas de armazenamento precisam ser flexíveis para suportar o dinamismo do mix de produção. Na análise do layout atual, foi verificada a utilização do espaço e foram identificados os problemas atuais. Nessa etapa, observou-se que a disposição das áreas de armazenamento não está alinhada com o fluxo do processo, resultando em cruzamentos no fluxo de materiais e 5

6 necessidade de transporte por longas distâncias. Além disso, a capacidade das áreas de estocagem não é suficiente para comportar o volume atual dos estoques. Como conseqüência, há tarugos armazenados em áreas inadequadas, fato que agrava as perdas decorrentes de manuseio e transporte desses materiais. 3.3 Análise da organização e dos processos existentes A análise organizacional, em geral, inicia com a obtenção do organograma atual e com a indicação das funções e departamentos localizados na mesma área. Essa análise indica possíveis inconsistências e auxilia a determinar a localização e dimensionamento das áreas de apoio. Como o estudo foi realizado em uma área específica, essa etapa torna-se dispensável. Por sua vez, a análise dos processos existentes consiste no mapeamento das atividades às quais o produto é submetido. Esse mapeamento foi feito através da construção de fluxogramas de processo, onde foram descritos os eventos operação, transporte, inspeção, espera, armazenagem e manuseio que são realizados por cada família de produtos. Devido ao nível de detalhamento requerido nessa etapa, foi possível o pleno entendimento do processo e a identificação de diversas perdas atuais. 3.4 Identificação da infra-estrutura física Na identificação da infra-estrutura física, foram relacionados os sistemas de apoio requeridos para o funcionamento da logística interna. Esse levantamento foi importante para definir a localização e o dimensionamento das áreas necessárias para suportar a infra-estrutura, como, por exemplo, áreas para manutenção, estacionamento e escritório; além dos equipamentos indispensáveis para o bom desempenho da operação. 3.5 Análise do fluxo de materiais e informações Nesta atividade, as informações resultantes da análise dos processos são sobrepostas à análise do espaço atual, gerando um diagrama que representa os fluxos de materiais existentes no layout atual. Foi observado que, atualmente, há muitos cruzamentos no fluxo de materiais e as distâncias percorridas são longas. Assim, a análise apontou oportunidades de melhoria na movimentação dos materiais através do rearranjo das áreas. 3.6 Identificação de questões importantes e desenvolvimento da estratégia das operações Neste momento, finalizaram-se as etapas que compõem o bloco de informação do método Fac Plan e desenvolveu-se a estratégia de operações. Através das informações obtidas nas etapas anteriores, foram analisados alguns tipos de arranjos físicos e optou-se por uma estratégia de layout híbrido, que mescla unidades de espaço com foco no produto e outras com foco no processo. 3.7 Definição das unidades de planejamento de espaço (UPE s) Esta etapa é a mais importante e marca o início do bloco layout do modelo de planejamento do macro-espaço. A Figura 3 ilustra as etapas compreendidas por esse bloco, as quais resultam na construção do projeto do layout. As UPE s são unidades gerenciáveis de operação e sua definição deve considerar a necessidade de equipamentos, pessoas e espaço, de forma que todas as atividades que compõem o processo possam ser executadas (LUZZI, 2004). A Figura 4 apresenta as UPE s geradas e suas respectivas subdivisões. Nessa proposta, as UPE s 1, 2, 3 e 5 consideram as características do produto (seção do tarugo, grupo de qualidade e origem do material), portanto, têm foco no produto. Por sua vez, a UPE 4 tem foco no processo, pois ela comporta 6

7 os produtos que estão aguardando processamento (work in process). 3.8 Análise do fluxo de materiais e das afinidades Nesta análise, calcula-se o fluxo de materiais entre cada par de UPE s. O cálculo foi feito através do mapeamento dos tipos de materiais, dos meios de transporte utilizados, e da intensidade do fluxo existente, a qual determina a afinidade entre duas UPE s. Além do fator quantitativo do fluxo de materiais, a análise das afinidades considerou os fatores qualitativos das afinidades não associadas ao fluxo, como comunicação, movimentação de pessoal, aspectos de saúde e segurança. Como resultado, foram obtidas as afinidades totais a partir de uma média ponderada entre os fatores quantitativos e qualitativos. Figura 3 Elementos do planejamento de espaço Fonte: Lee (1998) 3.9 Construção do diagrama de configuração ID UPE Divisões de área na UPE Construção Mecânica Carbono com Preparo Construção Mecânica Carbono Tarugos 150mm Tarugos 180mm Tarugos 240mm Tarugos WIP 5 AM sem Preparo Construção Mecânica Ligado com Preparo Construção Mecânica Ligado sem Preparo Construção Mecânica Resulfurado Alta Liga (Inox e Ferramenta) Construção Mecânica Carbono Construção Mecânica Ligado Construção Mecânica Resulfurado Construção Mecânica Carbono Construção Mecânica Ligado Construção Mecânica Resulfurado Alta Liga (Inox e Ferramenta) Preparo Recozimento Endireitamento 150 mm 180 mm 240 mm 260 mm Forjados Figura 4 Descrição das UPE s para o pátio de tarugos O diagrama de configuração foi construído a partir da combinação das UPE s com as afinidades totais. Nessa atividade, foram consideradas todas as áreas produtivas que expedem ou recebem materiais do pátio de tarugos, além das UPE s de armazenamento e das divisões de área dessas UPE s, apresentadas na etapa 3.7. As configurações foram geradas e manipuladas iterativamente com o objetivo de reduzir as distâncias entre as UPE s com alta afinidade e o número de cruzamentos entre as linhas de afinidades Cálculo do espaço Para calcular o espaço necessário para o armazenamento e movimentação dos materiais foram feitas análises sobre os históricos de estoque e previsões de demandas futuras. Os históricos serviram como base para o dimensionamento do espaço das divisões de cada UPE, partindo- 7

8 se da definição de que o nível de estoque médio do último ano representa 70% do espaço necessário. Como conseqüência, foi avaliada que a área total projetada comportará os picos de estoque decorrentes de algum evento no processo produtivo. Além disso, as áreas dimensionadas terão flexibilidade, através de corredores móveis entre cada UPE, para se adequarem a possíveis mudanças do mix de estoque. Dessa forma, o cálculo do espaço foi feito através do método do cálculo elementar, onde cada equipamento que compõem uma UPE é medido, e suas dimensões são somadas às dimensões de corredores e de espaços para armazenagem e movimentações. A análise dos dados mostrou que a área existente suporta 99% do volume de estoque de materiais. Entretanto, como esse cálculo foi feito considerando-se os limites máximos de estoque, a área disponível é suficiente para as condições normais. Conseqüentemente, deve-se analisar a organização do micro espaço a fim de buscar alternativas de armazenamento que o aperfeiçoe Etapas seguintes Conforme o método Fac Plan, a etapa seguinte ao cálculo do espaço consiste na primitiva do planejamento de espaço. Após, são identificadas as restrições, construídas as opções de layout, identificados os principais problemas de movimentação e são realizadas a avaliação e seleção do layout. Desse modo, as 21 etapas são executadas, e o projeto de layout é concluído. No entanto, devido ao grande volume de informações e análises necessárias para a concretização dessas etapas, elas serão objetos de um próximo trabalho, e a etapa referente ao cálculo do espaço encerra o estudo de caso apresentado. 4. Discussão dos resultados A partir da definição dos níveis de estoque e conseqüente dimensionamento do espaço para cada UPE, intensificou-se a preocupação com uma das bases da Produção Enxuta, o heijunka ou nivelamento da produção em volume e em combinação (mix) de produtos. Com o objetivo de nivelar os volumes de estoque e proporcionar maior flexibilidade à produção foi preciso uma combinação de produção para estoque e produção por pedido. O mix adequado evita o excesso de estoque de um determinado tipo de material e garante o seu giro, atenuando as perdas por estoque, espera, movimentação e superprodução. Como resultado, verificou-se a redução no lead time, na obsolescência dos produtos e nos custos de transporte, armazenagem e atrasos. Segundo Liker (2005), ao aplicar os princípios do modelo Toyota, começa-se a examinar o processo de produção a partir da perspectiva do cliente. No estudo de caso, como se trata da organização dos estoques de produtos intermediários, os clientes são internos, representados pelos processos produtivos subseqüentes. Assim, a nova configuração de layout possibilita que esses clientes sejam atendidos com o produto certo, no local certo e no momento certo, comprovando a relação direta entre os componentes do STP e o layout industrial. Além disso, a definição e implantação das UPE s reduziram em 50% as perdas de utilização dos equipamentos da empresa decorrentes da falta de abastecimento de materiais e aumentaram em 35% a utilização dos recursos de movimentação de estoque da área de logística interna. Isso ocorreu porque as UPE s foram planejadas considerando a seção dos tarugos e o grupo de qualidade dos materiais, que são os parâmetros utilizados na programação do processo cliente. Ao mesmo tempo, as UPE s adotadas geram um ambiente propício à aplicação de kanban, pois permitem a gestão visual dos estoques. 8

9 Por fim, como o processo fornecedor e o processo cliente do pátio de armazenamento de tarugos possuem parâmetros de produção que impossibilitam um fluxo contínuo, logo requerem estoques, o que se buscou foi manter os estoques a níveis adequados e nos lugares apropriados, que permitam um melhor fluxo total na empresa. No entanto, deve-se mencionar que, mesmo com a manutenção desses estoques, o foco continua a ser a sua redução gradual, pois o estoque oculta problemas e reduz a urgência de solucioná-los (SHINGO, 1996; LIKER, 2005). 5. Conclusões A simples aplicação de conceitos e ferramentas relacionadas ao STP não é suficiente para tornar uma empresa enxuta. Para se atingir esse nível, é fundamental que todos que compõem o sistema compreendam a filosofia de eliminação dos desperdícios e estejam comprometidos com a satisfação plena dos clientes. Nessa perspectiva, observa-se que poucas empresas podem ser consideradas enxutas, mas muitas estão buscando essa condição. Nesse contexto, um projeto de layout adequado viabiliza a implementação de novos conceitos de gestão industrial, permite que as atividades logísticas sejam eficientes e possibilita a eliminação contínua das perdas, redução de custos, diminuição do lead time e aumento da qualidade. Conseqüentemente, atingem-se melhores níveis de produtividade e a empresa torna-se mais competitiva. Por sua vez, a utilização de um método de planejamento sistemático do espaço, como o Fac Plan, cuja aplicação prática foi discutida neste artigo, mostra-se eficaz, pois assegura que todas as decisões tomadas sejam embasadas em dados factuais. Do mesmo modo, permite que todas as opções sejam analisadas e reduz possíveis retrabalhos no decorrer no projeto. Referências GHINATO, P. In: Produção & Competitividade: Aplicações e Inovações. Ed.: Adiel T. de Almeida & Fernando M. C. Souza. Recife: Editora Universitária da UFPE, LEE, Q. Projeto de Instalações e do Local de Trabalho. 1.ed. São Paulo: IMAM, LIKER, J.K. O Modelo Toyota: 14 Princípios de Gestão do Maior Fabricante do Mundo. Porto Alegre: Bookman, LUZZI, A. Uma abordagem para projetos de layout industrial em sistemas de produção enxuta: um estudo de caso f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, SHINGO, S. O Sistema Toyota de Produção do Ponto de Vista da Engenharia de Produção. Porto Alegre: Bookman, SILVA, A.L.; RENTES, A.F. Tornando o layout enxuto com base no conceito de mini-fábricas num ambiente de multiprodutos: um estudo de caso. In: ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO, XXII, 2002, Curitiba. Anais... Paraná: ABEPRO, V.1, p. 1-8 // CD-ROM. 9

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