ARRANJO FÍSICO INDUSTRIAL

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia de Produção APOSTILA DA DISCIPLINA: ARRANJO FÍSICO INDUSTRIAL (versão 2011/1) Prof. Henrique Martins Rocha

2 2 Programa da disciplina Ementa ARRANJO FÍSICO INDUSTRIAL Classificação de modelos e seleção de critérios. Coleta e análise de informações sobre o produto o processo e a programação. Planejamento sistemático de Layout (SLP). Tipos clássicos de arranjo físico. Estudo de fluxo. Dimensionamento de áreas. Movimentação de materiais. Técnicas quantitativas de avaliação. Projeto da fábrica. Apresentação do Layout. Localização industrial e o meio ambiente.. Distribuição da Carga Horária 5 horas/aula semanais (75 horas-aula semestrais) Objetivos Dar aos alunos informações técnicas de elaboração e análise de projetos industriais. Conteúdo programático 1. Fundamentos 2. Sistematização de projetos de arranjo físico 3. Dados de entrada 4. Fluxo de materiais 5. Diagrama de fluxo e/ou interrelações 6. Determinação dos espaços 7. Determinação de interrelações entre espaços 8. Planejamento de arranjo físico detalhado 9. Plantas e modelos 10. Localização 11. Implantação 12. Administração dos projetos de layout Metodologia Exposição verbal dos conceitos e debates (discussão dirigida), com troca de experiências entre os participantes. Exercícios para aplicação prática dos conceitos vistos, por meio de tarefas individuais e em grupo. Critério de Avaliação Conjunto de trabalhos individuais e/ou em grupo, bem como exercícios de fixação a serem feitos em sala de aula comporão a N1.

3 3 Prova individual, versando sobre todos os itens do conteúdo (peso 80%) e exercícios de fixação em sala de aula (peso 20%) comporão a N2. Exame final na forma de prova individual, cobrindo todo o conteúdo da disciplina. Obs: as datas das avaliações serão informadas na primeira semana de aula. Bibliografia recomendada BUFFA, E. Modern Production/Operation Management. New York, USA: Jonh Wiley & Sons, CHASE, R. B,; JACOBS, R.; AQUILANO, N. J. Administração da produção para a vantagem competitiva. 10. ed. Porto Alegre: Bookman, CORRÊA, H. L.; CORRÊA, C. A., Administração da produção e operações: manufatura e serviços uma abordagem estratégica, 2. ed., São Paulo: Atlas, DAVIS, M.M. et al. Fundamentos da administração da produção. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, LAUGENI, F. P.; MARTINS, P. G. Administração de produção. 2. ed. São Paulo: Saraiva, MONKS, J. G. Administração da produção. São Paulo: McGraw Hill, MOREIRA, D. A. Administração da produção e operações, 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, MUTHER, Richard. Planejamento do Layout: Sistema SLP. São Paulo: Edgard Blucher, RITZMAN, L. P.; KRAJEWSKI, L.J. Administração da produção e operações. 2. ed. São Paulo: Prentice Hall, SLACK, N.; CHAMBERS, S.; JOHNSTON, R. Administração da produção, 2. ed. São Paulo: Atlas, Currículo resumido do professor Henrique Martins Rocha é Doutor em Engenharia pela UNESP, com pós-doutorado na mesma instituição, Mestre em Sistemas de Gestão (UFF), Especialista em Gestão Empresarial (FGV) e em Finanças Corporativas (UFRRJ). Engenheiro Mecânico (UERJ) com aperfeiçoamento em Engineering Excellence pelo Rochester Institute of Technology, foi avaliador líder do PQRio. Sua experiência profissional de 27 anos na área industrial, em empresas como Xerox, White Martins, Flextronics, Remington, CBV e Siemens, inclui funções como gerente de Produção, gerente de Programas (novos produtos), gerente de Planejamento e Controle de Produção e Exportação, gerente de Customer Care, gerente de Design Center, engenheiro de Processos e Manufatura, etc. Participou da implantação, balanceamento e realocação de diversas linhas de produção, definição e implementação de unidades de produção, implementação de sistemas integrados de gestão, desenvolvimento de cadeias de suprimento, incluindo logística reversa, seleção de equipamentos, desenvolvimento de processos produtivos e de novos produtos, manutenção industrial, etc. Atuou por 5 anos nos USA e Canadá, integrando diversos times de desenvolvimento de produtos, desenvolvendo fornecedores e coordenando grupo multinacional de design. Atua há dez anos na área acadêmica, como professor, coordenador de cursos de graduação e pós-graduação e pesquisador. Possui dezenas de publicações científicas: artigos em periódicos e anais de eventos científicos e capítulos de livros. Endereço para acessar CV Lattes:

4 4 Caros alunos, A presente apostila se presta a servir de fonte inicial de esclarecimento e orientação sobre o conteúdo da disciplina Arranjo Físico Industrial (AFI), não devendo, no entanto, ser considerada a única fonte de informação e estudo. O aprofundamento conceitual, bem como aplicações práticas adicionais, devem ser consultados nas obras indicadas na Bibliografia da disciplina. 1. FUNDAMENTOS Dentre as disciplinas associadas ao projeto de um sistema de produção, destaca-se o projeto de arranjo físico (plant layout design), definido como o conjunto de atividades envolvidas na localização de departamentos de fabricação, linhas de produção, centros de trabalho, máquinas e funções auxiliares (ferramentaria, manutenção, etc.) e na definição de rotas e meios de movimentação apropriados. DEFINIÇÕES Segundo Muther (1986) e Slack, Chambers e Johnson (2002), o arranjo físico ou layout pode ser definido como o estudo do posicionamento relativo dos recursos produtivos, homens, máquinas e materiais, ou seja, é a combinação dos diversos equipamentos/máquinas, áreas ou atividades funcionais dispostas adequadamente. Decidese onde colocar todas as instalações, máquinas equipamentos e pessoal da produção, preocupando-se com o posicionamento físico dos recursos de transformação, determinando a forma e a aparência desta unidade produtiva, e também o fluxo dos recursos transformados através das operações. É frequentemente uma atividade difícil e de longa duração por causa das dimensões físicas dos recursos de transformação movidos e podem afetar o fluxo dos materiais e pessoas, o que poderá acarretar maiores ou menores custos e eficácias da produção (SLACK; CHAMBERS; JOHNSON, 2002). Um erro pode produzir padrões de fluxo longos e confusos, estoque de materiais, filas de clientes formando-se ao longo da operação, inconveniência para os clientes, tempos de processamento longos, operações inflexíveis, fluxo imprevisíveis e altos custos. Segundo Ritzman e Krajewski (2008), ao se alterar um arranjo físico, pode-se afetar o modo de como uma empresa busca atingir suas prioridades. Os objetivos visados com um bom layout são: I. Aumentar a moral e satisfação no trabalho; II. Incrementar a produção, reduzindo as demoras, manuseios e tempos de manufatura (menor demora e distância); III. Maior utilização de equipamentos, mão-de-obra e serviços (reduzindo distâncias e tempos improdutivos); IV. Reduzir os riscos para os colaboradores; V. Melhorar a comunicação. Slack, Chambers e Johnson (2002) afirmam que para se projetar um arranjo físico, deve-se fazer uma análise do que realmente deseja-se alcançar. Devem ser muito bem compreendidos os objetivos estratégicos da produção, como ponto de partida, dos muitos

5 5 estágios que levam ao arranjo físico final da produção. Em várias situações, torna-se necessário um estudo de layout: I. Ineficiência das instalações (fabricação de novos produtos, aquisição de máquinas, necessidade de maior espaço para estocagem, etc); II. Redução dos custos de produção; III. Variação da demanda (aumento ou decréscimo na produção); IV. Ambiente de trabalho inadequado (ruídos, temperaturas, iluminação, etc); V. Excesso de estoques (fluxo do produto não está bom); VI. Manuseios excessivos (provocam estragos e atrasam a produção); VII. Instalação de uma nova fábrica. LAYOUT OU LEIAUTE? Layout é uma palavra da língua inglesa que faz parte da terminologia de diversas áreas profissionais: em editoração e diagramação significa a forma de organização de elementos textuais e gráficos nas páginas de um documento. Já, no projeto de circuitos eletrônicos, significa a disposição dos componentes na placa de circuito impresso; em manufatura este termo está relacionado com a disposição dos recursos de produção na instalação industrial. Esta palavra, a rigor, consta nos dicionários brasileiros com a grafia leiaute. A forma aportuguesada parece ser pouco conhecida e utilizada no meio empresarial. Na linguagem corporativa brasileira a expressão original layout é largamente utilizada (PEINADO; GRAEML, 2007). VOLUME-VARIEDADE O projeto de arranjo físico busca minimizar custos de movimentação, reduzir o congestionamento de materiais e pessoas, incrementar a segurança, o moral e a comunicação, aumentar a eficiência de máquinas e mão-de-obra e apoiar a flexibilidade. A concepção ou planejamento do sistema de produção segue, então, influenciado essencialmente pelo fluxo do trabalho, o qual deve ser racional evitando-se que os deslocamentos, sejam de pessoas ou materiais, quando necessários ocorram por distâncias reduzidas, outro aspecto a ser considerado quando da elaboração do arranjo físico, trata-se do conforto e da segurança que deve ser proporcionada aos trabalhadores. Para tal, baseia-se principalmente na configuração do sistema de produção, que deve assumir uma das seguintes orientações básicas: (a) sistemas orientados a processos (produção intermitente), caracterizados por baixo volume, alta variedade, fluxo de materiais intermitente, máquinas universais, emprego intensivo de mão-de-obra. (b) sistemas orientados a produtos (produção contínua), caracterizados por alto volume, baixa variedade, fluxo de materiais contínuo, máquinas especiais, aplicação intensiva de capital. Assim temos duas situações de volume e variedade que demarcam um intervalo, entre alto e baixo. A figura 1 apresenta alguns exemplos de operações com diferentes volumes.

6 6 Figura 1 Volume de produção A composição de volume-variedade indica diferentes tipos de processos produtivos, como pode ser observado na figuras 2 e 3 e que são discutidos a seguir. Figura 2 Matriz Volume-variedade / tipos de processos

7 7 Figura 3 Matriz produto-processo Processos de Projeto Envolvem produtos discretos, bastante customizados; Baixo volume e alta variedade; Baixo grau de repetição: a maior parte dos trabalhos tende a ser única. Processos de Jobbing Baixo volume- alta variedade; Característica principal: cada produto deve compartilhar os recursos da operação com outros; Ex: serviços de técnicos especializados (restauradores de móveis, alfaiates, gráfica) Baixo grau de repetição. Processos de Lotes ou Bateladas Cada parte da operação tem períodos em que se está repetindo, enquanto o lote está sendo processado;

8 8 Ex: produção de alimentos congelados; manufatura da maior parte das peças de conjuntos montados em massa, como carros e a maior parte das roupas. Processos de Produção em massa Produzem bens em alto volume e variedade relativamente estreita; Ex: fábrica de automóveis; maior parte dos fabricantes de bens duráveis. Nas operações em massa as diferentes variantes de um produto não afetam o processo básico de produção. Processos Contínuos Grande volume e baixa variedade; Operam por períodos e tempo mais longo; Muitas vezes estão associados a tecnologias relativamente inflexíveis, de capital intensivo, com fluxo altamente previsível. Ex: refinarias de petróleo, siderúrgicas e algumas fábricas de papel. Figura 4 Tipos de processo produtivo (resumo) SELEÇÃO DO TIPO DE ARRANJO Há diferentes maneiras de se arranjarem os recursos produtivos de transformação. Os recursos individuais de transformação são muito diferentes, por isso a variedade de arranjos parece ainda mais ampla do que realmente é (SLACK; CHAMBERS; JOHNSON, 2002). Corrêa e Corrêa (2004) afirmam que o tipo básico de arranjo físico é a forma geral do arranjo de recursos produtivos da operação. A escolha do tipo de arranjo físico depende em grande parte da escolha do processo, e são classificadas em: I. Arranjo físico por processo ou funcional; II. Arranjo físico em linha ou por produto;

9 9 III. Arranjo físico posicional ou por posição fixa; IV. Arranjo físico celular; V. Arranjo físico híbrido, combinado ou misto. Para definição do processo preferencial para o planejamento do layout, é preciso identificar a melhor situação para casos de processos puros ou em trabalho de sistemas híbridos. Deve se definir um tipo preferencial, que apresente maior afinidade com o processo para montar como base e com o decorrer dos estudos, aplicando os demais processos para avaliar suas melhorias e divergências. Em um estudo de manufatura, a característica de volume-variedade ditará o processo mais adequado para o planejamento. Para indicar o processo apropriado, Slack, Chambers e Johnson (2002) fornecem uma matriz associada à característica volume-variedade, conforme ilustrado na figura 5, na qual é perceptível a tendência ao fluxo intermitente conforme o volume diminui e aumenta a variedade. Fixo Funcional Linear Figura 5 Matriz de layout e gráfico volume-variedade (SLACK; CHAMBERS; JOHNSON, 2002).

10 10 CARACTERÍSTICAS DE CADA TIPO DE ARRANJO FÍSICO Arranjo Fixo, Posicional, por Posição Fixa, ou Project Shop é aquele em que o produto, ou seja, o material a ser transformado, permanece estacionário em uma determinada posição e os recursos de transformação se deslocam ao seu redor, executando as operações necessárias, como pode ser observado na figura 6. Figura 6 Exemplo de arranjo fixo Tem como característica a existência de pequena variedade de produtos em pequenas quantidades. Este arranjo é utilizado quando, devido ao porte do produto ou à natureza do trabalho não é possível outra forma de arranjo. São dois os casos básicos em que o arranjo por posição fixa é amplamente utilizado: Quando a natureza do produto, como peso, dimensões e/ou forma impedem outra forma de trabalho: projetos de grandes construções, como estradas, arranha-céus, pontes, usinas hidroelétricas, construções em estaleiros, atividades agropecuárias, atividades de extrativismo; Quando a movimentação do produto é inconveniente ou extremamente difícil. Este é o caso de cirurgias, tratamento dentário, trabalhos artesanais como esculturas e pinturas, montagem de equipamentos delicados ou perigosos, etc. Nos layouts fixos, a localização dos recursos não vai ser definida com base no fluxo de recursos transformados, mas na conveniência dos recursos transformadores em si. As principais vantagens deste tipo de arranjo são: Não há movimentação do produto; Quando se tratar de um projeto de montagem ou construção, como por exemplo, a construção de uma ponte ou a fabricação de um navio, é possível utilizar técnicas de programação e controle, tais como: PERT e CPM, disponíveis em softwares bastante acessíveis;

11 11 Existe a possibilidade de terceirização de todo o projeto, ou de parte dele, em prazos previamente fixados. Dentre as desvantagens do arranjo posicional pode-se citar: Complexidade na supervisão e controle de mão-de-obra, de matérias primas, ferramentas etc.; Necessidade de áreas externas próximas à produção para submontagens, guarda de materiais e ferramentas. Muitas vezes, é necessário construir abrigos para os funcionários, da construção civil; Produção em pequena escala e com baixo grau de padronização. Um exemplo clássico é a construção de um edifício. O mesmo permanece fixo enquanto seus materiais e mão de obra circulam em volta no processamento. Outros exemplos: produção de navios em estaleiros, fabricação de grandes transformadores elétricos e grandes geradores, produção de aviões de grande porte, locomotivas, restaurantes convencionais, equipamentos e máquinas industriais de grande porte, etc. Um dos problemas encontrados para esta operação são limitações quanto: Ao espaço para execução das atividades; A logística de transporte e armazenamento de materiais; Ao controle do fluxo de subcontratados como equipamentos e mão de obra; A minimização dos movimentos e sua verticalização. Para Chase, Jacobs e Aquilano (2006), o arranjo fixo tem uma baixa eficiência, por isso é comum ser utilizado em operações que necessitam de grandes arranjos posicionais para agregação de valor ao produto. Sua eficácia está ligada a programação de acesso ao espaço e a confiabilidade das entregas de materiais. Slack, Chambers e Johnson (2002) acrescentam ainda que o planejamento e o controle do projeto devem ser bem executados, a fim de se evitar a falta de espaço para alocar equipamentos ou materiais que tiveram seus prazos de utilização mal estimados, evitandose assim a movimentação desnecessária entre lugares temporários e os lugares ideais destinados para sua utilização. Em resumo este arranjo físico tem as seguintes características: Movimentação reduzida de material; Aumento da movimentação de pessoal e equipamentos; Pode resultar em equipamentos duplicados; Requer grande habilidade do pessoal; Requer supervisão geral; Pode resultar em aumento de espaço e grande material em processo; Requer grande atenção no controle e na programação da produção. Produção pequena; Grande flexibilidade que permite alterações no projeto do produto, no volume da produção e até no tipo de produto.

12 12 Arranjo Funcional, por processo, departamental, process layout e job shop. No arranjo físico funcional, todos os processos e equipamentos do mesmo tipo e função são colocados juntos, constituindo um arranjo típico de especialização por processo, onde as máquinas que realizam um mesmo tipo de operação ficam agrupadas (próximas). Este arranjo também pode agrupar em uma mesma área operações ou montagens semelhantes. É um tipo de arranjo flexível, que atende as mudanças de mercado e produtos diversificados em diversas quantidades, apresentando um fluxo longo dentro da fábrica. Ocorre uma circulação do produto (fluxo de produção) entre áreas distintas de equipamentos, onde acontece o processamento, o resultado do trabalho vai de um setor para o outro em lotes ou em grupos de itens fabricados, como pode ser observado nas figuras 7 e 8. Figura 7 Layout Funcional (adaptado de Martins e Laugeni, 2005)

13 13 Figura 8 Layout Funcional As peças se movem de acordo com as operações, o que permite a criação de departamentos com as operações do mesmo tipo feitas na mesma área. Por exemplo, setor de usinagem dividido com áreas de fresas, tornos, retíficas etc. É usado, em geral, esse tipo de arranjo, quando os fluxos que passam pelos setores são variados e ocorrem intermitentemente. Este tipo de arranjo pode trabalhar com diferentes roteiros, tornando-o bastante flexível para a produção. Neste tipo de layout os recursos são organizados de acordo com as funções que desempenham e de suas necessidades comuns, como característica existe uma grande variedade de produtos em pequenas quantidades. É um tipo de arranjo que pode ficar bastante complexo à medida que temos muitos processos em muitos produtos: com volumes de produtos mais intensos, faz com que os fluxos de manufatura se cruzem, diminuindo a eficiência e aumentando o tempo de atravessamento dos fluxos. O desafio nas decisões sobre o layout de processos é procurar arranjar a posição relativa e as áreas de cada setor, de forma a aproximar setores que tenham fluxos intensos entre si. Os exemplos de uso são inúmeros: Hospitais: um hospital apresenta em sua predominância um arranjo físico onde os processos são agrupados por tipo e função. Há o centro cirúrgico, a pediatria, o setor de raio x, o pronto socorro, a farmácia, a unidade de tratamento intensivo etc. Serviços de confecção de moldes e ferramentas: uma empresa prestadora deste tipo de serviços também utiliza arranjo por processo. Para a confecção de um molde destinado a uma injetora de plásticos ou uma ferramenta destinada a uma prensa de estampagem são necessárias diversas operações, em diversos tipos de máquinas, tais como: retíficas, centros de usinagem, fresas, furadeiras, eletro-erosão etc. Os produtos fabricados são únicos e muito diversos. Assim, exigem operações de tipos, tempos e sequências independentes, inviabilizando outro tipo de arranjo físico menos flexível. Lojas comerciais: para facilitar a busca pelo produto que o cliente deseja, as lojas dividem seus artigos por categoria. Por exemplo, roupas masculinas, femininas e

14 14 infantis, artigos de cama, mesa e banho, roupas sociais e esporte, calçados, eletrodomésticos e assim por diante. Os supermercados utilizam o arranjo por processo, pois o volume de compras tende a aumentar quando as mercadorias são expostas de maneira ordenada. Em geral, o consumidor deseja visitar apenas alguns setores da loja. Mas é do interesse dos varejistas que o cliente circule também por outros departamentos, o que pode ser obtido definindo-se uma configuração do arranjo físico que estimule ou obrigue o cliente a realizar determinado trajeto dentro da loja. Manufatura de usinagem de peças utilizadas em automotores, onde se tem áreas separadas dedicadas a um tipo de processo. Nesta manufatura existem alguns beneficiamentos que exigem ambientes especiais para a execução, como por exemplo, uma área de solda de onde resultam gases. Já em processos com máquina ferramenta, necessita-se de operadores e um estoque para ferramentais. As principais vantagens do arranjo físico funcional são: Grande flexibilidade para atender a mudanças de mercado: de uma maneira geral, desconsiderando problemas de balanceamento e eventuais gargalos, para alterar o processo de fabricação. No caso de se adotar o layout funcional, basta alterar o fluxo a ser seguido pelo produto perfaz durante sua fabricação; Bom nível de motivação: geralmente este arranjo exige de mão-de-obra especializada e qualificada. Quando os produtos são únicos, não existe produção repetitiva contribuindo para a redução da monotonia e, consequentemente, do tédio no trabalho; Atende a produtos diversificados em quantidades variáveis ao mesmo tempo: este tipo de arranjo permite que mais de um tipo e modelo de produto possa ser fabricado simultaneamente. Enquanto um produto está passando por um processo em determinado local, é possível que outro produto diferente esteja recebendo outro processamento, na mesma planta fabril; Menor investimento para instalação do parque industrial: quando equipamentos similares são agrupados, os custos de instalação geralmente diminuem. Por exemplo, determinados equipamentos ou operações exigem um sistema de exaustão de ar ambiente. Se eles forem agrupados, um único sistema poderá servir a diversas máquinas. O mesmo acontece com necessidades de refrigeração, instalações hidráulicas, de ar comprimido, de gases, de combustível etc. Além disto, via de regra, tratam-se de equipamentos não específicos, de uso geral, e, portanto, de custo mais acessível e manutenção mais simples. Há, ainda, a vantagem de venda ou troca do equipamento, quando ele deixa de ser útil à operação; Maior margem do produto: na verdade, a maior margem de contribuição não advém do tipo de arranjo físico, e sim do tipo de produto, de maior valor agregado, que, geralmente, se produz neste tipo de arranjo. Em contrapartida aos benefícios proporcionados ao arranjo físico por processo as desvantagens deste tipo de arranjo físico são as seguintes: Apresenta um fluxo longo dentro da fábrica: Como o produto procura seus processos onde quer que eles se encontrem dentro da planta, há necessidade de deslocamento por distâncias maiores, pois os processos necessários normalmente

15 15 não estão posicionados na melhor sequência para a fabricação de determinado produto. Outro fato comum neste arranjo é que o produto muitas vezes procura o processo seguinte na contra mão do processo anterior. Em outras palavras, o produto vai e volta, em um processo ineficiente de movimentação, que torna mais difícil o gerenciamento das atividades sendo executadas; Diluição menor de custo fixo em função de menor expectativa de produção: como raramente se tem conhecimento com antecedência do que se vai produzir, a empresa precisa dispor de uma série de recursos, que devem estar disponíveis em função da necessidade de uma operação específica que pode ou não acontecer. Muitas vezes, para evitar algum gargalo na produção de determinados lotes, que podem exigir maior tempo de determinada operação, a empresa precisa ter máquinas em duplicidade para atender demandas inesperadas; Dificuldade de balanceamento: devido à constante alteração do produto, a dificuldade em programar e balancear o trabalho é maior, além de se exigir que essas atividades sejam executadas em intervalos curtos de tempo, às vezes até diariamente. Isto costuma gerar estoques em processo mais elevados para compensar as diferenças de processamento; Exige mão-de-obra qualificada: por um lado, isto é tido como vantagem e, por outro lado, pode ser considerado desvantajoso, para empresas brasileiras acostumadas a lidar com folhas de pagamento de baixo valor, quando comparadas às empresas dos países mais desenvolvidos. Este processo não permite muita amplitude de supervisão, não é rara a necessidade de um supervisor para cada área de trabalho; Maior necessidade de preparo e setup de máquinas: os volumes baixos resultam na necessidade de maior quantidade de preparos de máquinas, proporcionalmente ao tempo que estas são mantidas em operação. Os equipamentos de fabricação são de uso genérico e os trabalhadores devem possuir nível técnico relativamente alto para realizar tarefas diferentes. O fluxo de peças é pequeno dentro de cada departamento (intradepartamental) e grande entre eles (interdepartamental). O controle da produção é complexo devido à simultaneidade de diferentes lotes sendo executados ao mesmo tempo em setores distintos e para clientes variados. Em compensação a elaboração do processo de fabricação é uma atividade simples já que basta definir a rota pelos departamentos que executarão cada etapa do processo (GROOVER, 1987, p.28). Entre as principais limitações está o elevado tempo necessário para completar cada lote. Doumeingts (1984 apud RIBEIRO e MEGUELATI, 2002, p.63) descreve que, do tempo total consumido na produção de uma peça, cerca de 5% são destinados à execução em máquina e os 95% restantes são gastos em movimentações e filas de espera. Além disso, dentro desses 5%, apenas 30% do tempo é usinagem propriamente dita, uma vez que a preparação das máquinas e outras tarefas consomem a maior parte do tempo. Em resumo este arranjo físico tem as seguintes características: Manuseio elevado de material; Complexo controle de produção;

16 16 Grande quantidade de material em processo; Máquinas de uso geral; Pequeno investimento total inicial; Grande flexibilidade; Baixa produtividade; Facilidade de contornar quebras de equipamentos; O pessoal deve ter maiores habilidades; Grande utilização das máquinas. Arranjo Linear, em linha, por produto, productflow layout, product layout e flow shop Nesse tipo de arranjo os postos de trabalho, máquinas e equipamentos são colocados em sequência lógica das operações que devem ser executadas (a sequência de transformações que o produto irá sofrer), não ocorrendo caminhos alternativos, o que facilita o controle do processo e minimiza o manuseio de materiais, ou seja, o material passa pelas operações e existe um único produto fabricado em grande quantidade. Caracterizado por ter uma única entrada e uma única saída. Neste tipo de arranjo as máquinas, os equipamentos ou as estações de trabalho são colocados de acordo com a sequência de montagem, sem caminhos alternativos para o fluxo produtivo. O material percorre um caminho previamente determinado dentro do processo, como pode ser visto na figura 9. Este arranjo permite obter um fluxo rápido na fabricação de produtos padronizados, que exigem operações de montagem ou produção sempre iguais, proporcionando aos colaboradores um trabalho monótono e estressante. Neste tipo de arranjo, o custo fixo da organização costuma ser alto, mas o custo variável por produto produzido é geralmente baixo, caracteriza-se como um arranjo físico de elevado grau de alavancagem operacional, sendo adotado somente quando o volume de produção justifica o investimento, que é extremamente alto. Enquanto um arranjo físico funcional pode ser elaborado aos poucos, o arranjo físico em linha deve ser implantado de uma só vez. Figura 9 - Fluxo de operações em uma linha de produção (PEINADO; GRAEML, 2007) Os equipamentos são especializados para se dedicarem à fabricação de um produto em particular e também é comum existirem máquinas duplicadas para balancear o fluxo

17 17 (BLACK, 1991, p.58). Esse balanceamento significa que o tempo total de trabalho em cada estação é praticamente o mesmo, reduzindo o tempo ocioso. Quando se fala em arranjo em linha, não se trata necessariamente de uma disposição em linha reta. Uma linha de produção retilínea tende a ficar muito longa exigindo áreas de longo comprimento, o que nem sempre é possível. Para contornar este problema é comum que os engenheiros projetem linhas em forma de U ou S ou outra forma de circuito diferente, que possa ser exequível em função das instalações prediais de que a empresa pode dispor, como pode ser observado nas figuras 10 a 12. Figura 10 Layout linear (adaptado de Martins e Laugeni, 2005) Como é possível observar nas Figuras 11 e 12, a linha em forma de U requer praticamente a metade do comprimento de uma linha de forma reta. As pessoas trabalham mais próximas umas das outras e o caminho percorrido para abastecimento da matéria-prima ao lado da linha é menor.

18 18 Figura 11 - Arranjo linear (adaptado de Groover, 1987, p.29) Figura 12 Arranjo linear Exemplos de uso: Indústrias montadoras: praticamente todas as montadoras utilizam um arranjo por produto. Este é o caso de linhas de montagem de automóveis, eletrodomésticos, bicicletas, brinquedos, aparelhos eletrônicos etc. Indústrias alimentícias: uma grande fábrica de massas e biscoitos, por exemplo, fabrica seus produtos em uma linha de produção composta principalmente de um forno contínuo e embaladeiras.

19 19 Frigoríficos: indústria de produtos frigoríficos de carnes bovina, suína e de frango e seus derivados, como linguiças, salsichas e demais embutidos são normalmente, estruturadas seguindo um arranjo em linha, o processo inclui, inclusive, o sistema de abatimento dos animais. Serviços de restaurante por quilo: um restaurante que vende comida a quilo utiliza uma espécie de linha de montagem de pratos, em que o próprio cliente realiza parte do processo produtivo ao seguir a filha e se abastecer dos alimentos desejados. Dentre as vantagens deste tipo de arranjo físico destacam-se: Possibilidade de produção em massa com grande produtividade: as linhas de montagem geralmente têm alto custo de instalação e requerem equipamentos mais especializados. Assim sendo, apresentam maior custo fixo, porém menor custo variável por unidade, o que pode representar elevado grau de alavancagem operacional. A produtividade por mão-de-obra torna-se elevada neste tipo de arranjo, uma vez que as tarefas são altamente repetitivas, o grau de complexidade por tarefa é mínimo e o grau de automatização é, geralmente, mais elevado; Carga de máquina e consumo de material constantes ao longo da linha de produção: é mais fácil obter uma condição de balanceamento da produção uma vez que o mesmo tipo de produto está sendo fabricado na linha, a qualquer momento; Controle de produtividade mais fácil: a velocidade do trabalho em uma linha de produção é mais fácil de ser controlada, principalmente quando ser trata de linha motorizada. Dentro de certos limites, a supervisão pode aumentar ou diminuir a velocidade da própria linha, permitindo o aumento da produção ou, quando necessário, a sua diminuição. Algumas vezes a velocidade precisa ser reduzida por problemas de qualidade ou de falta de material. O controle dos funcionários pode ficar tão eficiente que nenhum deles pode deixar seu posto sem a anuência do supervisor e a substituição por outro; Relativamente fácil de controlar, por apresentar um fluxo produtivo muito claro e previsível. As vantagens que os arranjos lineares apresentam em relação aos arranjos funcionais, quando existem produções em larga escala, são os menores estoques (pela baixa necessidade de isolamento das operações) e tempos improdutivos nas movimentações de materiais, com processamentos de ritmos mais rápidos. São as seguintes desvantagens deste tipo de arranjo físico: Alto investimento em máquinas: geralmente o grau de automatização deste tipo de arranjo costuma ser alto com máquinas específicas, que necessitam de manutenção frequente. Algumas máquinas podem ser tão especificas que não apresentam outro tipo de serventia quando substituídas; Costuma gerar tédio nos operadores: devido ao alto grau de divisão deste trabalho, quase sempre as operações de montagem são monótonas, pobres e repetitivas. O índice de absenteísmo geralmente é elevado e ocorrem longos períodos de afastamento por ordem médica, decorrentes de problemas nas articulações e outras lesões por esforço repetitivo, além de lombalgias em geral. Os trabalhadores

20 20 geralmente não demonstram nenhum interesse na manutenção e conservação dos equipamentos. Indícios de sabotagem podem ocorrer; Falta de flexibilidade da própria linha: o sistema tem longo tempo de resposta para mudanças de volume de produção, tanto para aumentá-la como para reduzi-la. O mesmo acontece no caso de introdução de um novo produto. Os tempos de setup são longos; Fragilidade a paralisações e subordinação aos gargalos: tal como acontece com os elos de uma corrente, basta que uma operação deixe de funcionar e a linha toda pára (os produtos seguem em fila, quando uma operação pára, a fila toda pára). Outra característica é que a operação mais lenta da linha, denominada gargalo produtivo, determina a velocidade de produção de toda a linha. Em resumo este arranjo físico tem as seguintes características: Manuseio reduzido de material; Simples controle de produção; Pequena quantidade de material em processo; Uso de equipamentos especiais; Investimento total inicial elevado; Baixa flexibilidade (mudanças no produto podem levar a obsolescência da linha); Grande produtividade; Se uma máquina para a linha toda interrompe suas atividades; Requer menor habilidade do pessoal (as atividades são específicas e repetitivas). Linhas de Montagem Para Slack, Chambers e Johnston (2002), linhas de montagem são um tipo especial de layout por produto: em geral, no seu sentido, o termo linha de montagem se refere a uma montagem progressiva ligada por algum dispositivo de manuseio de material. A primeira linha de produção de que se tem notícia foi idealizada por Henry Ford em Geralmente, algum tipo de ritmo está presente e o tempo permitido de processamento é o equivalente para todas as estações de trabalho. Corrêa e Corrêa (2006) ainda explicam que neste tipo de layout a eficiência do processo é máxima. Por exemplo, em uma linha de montagem as unidades passam de uma a uma ( one-piece-flow na literatura inglesa) percorrendo de uma etapa do processo a outra (as etapas, em geral, encontram-se lado a lado), em um ritmo preestabelecido, de forma que sempre haja alguém agregando valor o produto. O que não ocorre em um layout funcional, em que, além do tempo de não-agregação de valor gasto no transporte do produto entre etapas, é frequente que um bom tempo seja gasto pelos produtos que aguardam processamento em filas. Balanceamento da linha de produção Mesmo levando em consideração a monotonia da rotina de um trabalho simples e altamente repetitivo, o maior benefício do arranjo físico por linha de produção está,

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