A TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS DE UM EQUIPAMENTO DE INDÚSTRIA DE MÓVEIS DE AÇO

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1 A TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS DE UM EQUIPAMENTO DE INDÚSTRIA DE MÓVEIS DE AÇO Catiussa Maiara Pazuch (UTFPR) Luani Back (UTFPR) Patricia Schrippe (UTFPR) Edna Possan (UTFPR) O presente artigo foi desenvolvido objetivando a redução dos tempos de setups em uma indústria moveleira situada no Extremo Oeste do Paraná, empregando para tal os conceitos da Produção Enxuta ou do Sistema Toyota de Produção (STP). Dentre as ferramentas preconizadas por este sistema, enfatizou-se nesse trabalho a TRF Troca Rápida de Ferramentas, que tem por objetivo a redução do tempo de setup, que em contrapartida contribui para a melhoria do processo produtivo. Os resultados do presente estudo referem-se à máquina de dobrar aço da indústria em questão, cujo processo necessita de constante adequação, visto que, a mesma máquina atende diversas aplicações exigindo diversos setups ao longo do dia. Após analisar o perfil da empresa, puderam-se elencar algumas mudanças no sistema produtivo baseadas na teoria da TRF. Palavras-chaves: Troca Rápida de Ferramentas. Produção Enxuta. Planejamento e Controle da Produção.

2 1. Introdução A melhoria da produtividade em busca da maximização do lucro é o escopo de maior ênfase nas atividades industriais para a obtenção da mesma. Existe uma gama de métodos e ferramentas estudadas e aplicadas em inúmeras partes do mundo. Por mais que cada método aplicado mostre um dado resultado, é imprescindível salientar o estudo específico de cada caso para verificar a viabilidade do método, visto que cada produto possui suas características produtivas, técnicas e mercadológicas. Nesse sentido, buscou-se estudar a viabilidade da aplicação de uma das técnicas da produção enxuta, visto que de acordo com Silva & Rentes (2002), as técnicas da produção enxuta procuram minimizar as perdas dentro de uma empresa, gerando produtos a um menor custo e possibilitando à organização produzir a um preço menor e sem perda da qualidade. Um exemplo dessas técnicas utilizadas pelo Sistema Toyota de Produção é a troca rápida de ferramentas (TRF), ela é descrita por Black, 1998; Slack, 2002 apud Rech, 2004 como uma técnica que visa reduzir ao máximo o tempo gasto em setup, ou seja, na preparação da máquina. Ampliando tal definição Shingo (1996) afirma que ela permite simplificar a preparação de ferramentas e instrumentos, diminuindo a possibilidade de erros nos procedimentos de regulagem e ajuste, dessa forma reduzindo o intervalo de variação relativo à preparação do equipamento, e, consequentemente os defeitos oriundos da preparação mal feita. Os tempos de preparação (setup) das máquinas são vistos como desperdícios e, portanto devem ser combatidos. A estratégia do just in time (JIT), ao invés de aceitar tempos de setup fixos, prega que os tamanhos de lote de produção devem ser pequenos e para isso melhorias devem ser conseguidas para a redução dos tempos de setup. Dentre eles merece destaque a Troca Rápida de Ferramentas - TRF (FERNANDES & GODINHO FILHO, 2010). Tendo em vista tais vantagens, através de análise da máquina de uma indústria de móveis para escritório, objetivou-se acompanhar as atividades de setup da máquina de dobra de chapas de aço para assim verificar e analisar os pontos que estão conforme e relatar possíveis mudanças que gerem eficiência no sistema produtivo. 2. Fundamentação teórica A Produção Enxuta (Lean Production) é descrita por CORIAT (1994) como sendo a denominação de uma nova concepção dos sistemas de produção, com origem na indústria japonesa, mais especificamente na Toyota Motor Company, a partir do trabalho desenvolvido por Taiichi Ohno e Shingeo Shingo. Diante da necessidade de produzir pequenas quantidades de numerosos modelos de produtos, Ohno estudou os sistemas de produção norte-americanos, adaptou seus conceitos para a realidade japonesa da época, que se caracterizava pela escassez de recursos (materiais, financeiros, humanos e de espaço físico), e aplicou novas abordagens para a produção industrial, o que acabou consolidando, na prática, o chamado Sistema Toyota de Produção (STP). No contexto da produção enxuta podemos interligar várias definições e conceitos, como: just in time (JIT), manutenção produtiva total (TPM), redução de desperdícios como tempo de setup, quebra zero, qualidade, confiabilidade, estoque zero e a troca rápida de ferramentas (TRF). Quanto ao setup, Moura & Banzato (1996) definem como todas as tarefas indispensáveis desde o momento em que se tenha completado a última peça do lote anterior até o momento 2

3 em que se tenha feita a primeira peça do lote posterior. Redução de setup deve ser encarada como um conjunto de medidas que ajudará a atingir as metas fixadas para produtividade e lucro. O mesmo autor ainda prevê que essa redução não pode ser um programa que venha a fracassar após curto período, ou seja, a empresa deve ter um planejamento focado na melhoria contínua, outro conceito ligado à produção enxuta que merece ser destacado. Em estudo realizado por Satolo & Calarge (2008), vê-se listados alguns benefícios da literatura acerca da implantação da TRF. Como benefícios mais citados: rápida resposta às variações do mercado (maior flexibilidade), possiblidade de produção em pequenos lotes, redução dos custos e diminuição do lead time. A fim de se ter uma produção sincronizada e reduzir os tamanhos dos lotes, são necessárias trocas rápidas de prensas e matriz. Nos anos 40, no departamento de produção da Toyota, as trocas de ferramentas em grandes processos levavam de duas a três horas. Já nos anos 50, quando o nivelamento da produção estava sendo introduzido na Toyota, o tempo de troca de ferramenta foi reduzido para menos de uma hora, algumas vezes caindo para 15 minutos (OHNO, 1997). Shingo conseguiu reduzir os tempos de setup de prensas de 120 minutos para três minutos. Um bom exemplo de como Shingo conseguiu esse feito pode ser conferido nas corridas de Formula 1, onde uma troca de pneus, que no nosso carro dura em torno de 10 minutos (600 segundos), é realizada em 4 segundos (TUBINO, 2009). As técnicas de redução de setup de máquina (troca de ferramentas) podem e devem ser usadas para reduzir esse tempo em 75% ou mais, à semelhança das máquinas de fábricas com longos tempos de troca de ferramentas (HARMON, 1993). O Sistema Toyota de Produção desenvolveu 8 técnicas ou princípios básicos de troca de ferramentas e matrizes, dos quais são mais importantes: a) distinguir claramente setup interno do externo; b) converter setup interno em externo; c) desenvolver grampos funcionais (considerar, por exemplo, fixadores sem roscas); d) eliminar ajustes (SHINGO, 1996). Tubino (2009) comenta e exemplifica estes quatro passos mais importantes desenvolvidos por Shingo. a) 1º passo: o primeiro passo consiste em formar um grupo de trabalho dentro da empresa responsável pela redução dos tempos de setup, registrando tudo em planilhas, com filmagens para comparações posteriores e classificar as atividades de setup em três categorias: setup interno, setup externo e as desnecessárias. b) 2º passo: consiste em analisar com a equipe como se podem levar as atividades consideradas internas, executadas com a máquina parada, para atividades externas, ou seja, com a máquina em funcionamento; Um exemplo típico é o de padronizar as alturas das matrizes com o uso de placas espaçadoras, de forma a evitar que a máquina necessite regular sua abertura para o encaixe da matriz; Outro exemplo é o do aquecimento externo das matrizes em fundição e forjamento de forma que ao entrar em operação ela já esteja na temperatura indicada para gerar uma peça boa. Também o ajuste do ferramental, que normalmente é feito com a máquina parada (interno), deve ser analisado para verificar se esse ajuste não pode ser feito com a máquina em funcionamento. c) 3º passo: consiste em simplificar e melhorar alguns pontos adicionais relevantes para a 3

4 redução ainda maior dos tempos, como: XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Usar operações paralelas: ocorre quando o tamanho das máquinas exige muito deslocamento do operador, por exemplo, em uma injetora, enquanto um operador fixa a matriz outro poderá limpar o canhão de injeção; Usar sistemas de colocações finitas: as regulagens das máquinas devem ser customizadas aos produtos nela fabricados, reduzindo a nível de regulagens necessárias; Empregar fixadores rápidos: dimensionar corretamente, padronizar e, na medida do possível, substituir os dispositivos de fixação por fixadores rápidos; Eliminar a tentativa e erro: padronizar e treinar com a equipe de setup as atividades, de forma que a primeira peça produzida já esteja dentro do padrão. d) 4º passo: eliminar as atividades de setup deve ser o objetivo principal da equipe de TRF. Para eliminar o setup, pode-se agir em cima de três pontos: Projeto do produto inteligente: padronizando e reduzindo a quantidade de itens componentes do produto; Produção focalizada: focalizar a produção em células, ou linhas, onde os equipamentos têm apenas a função necessária para a operação exigida pela família do produto. Evitar o uso de grandes máquinas; Produção em grupos: desenvolver ferramentas que conformem em um único setup diferentes itens ao mesmo tempo. É importante destacar que a empresa visitada não tem um sistema produtivo enxuto, porém todas as técnicas enxutas, oriundas do Sistema Toyota de Produção podem ser analisadas e implementadas em todo tipo de produção. É relevante, contudo, que se faça um estudo da produção da empresa e adapte da melhor forma possível os conceitos da TPS. 3. Material e Métodos No presente estudo, a empresa estudada é relativamente nova, a qual iniciou suas atividades em 2001, com escopo voltado às necessidades do mercado de móveis de aço. Inicialmente sua produção consistia em armários, arquivos, estantes e roupeiros. Atentando às novas possibilidades mercadológicas, a empresa expandiu seu portfólio com estantes de bibliotecas e gôndolas para mercados. Posteriormente, abancou em seu mix de produtos, cadeiras e móveis de madeira para escritório, finalizando assim, um conjunto completo de produtos para escritório. A conformação mecânica de alguns componentes dos arquivos, estantes, roupeiros, armários e gôndolas necessitam de uma máquina de dobrar (equipamento que realiza o dobramento de chapas de aço). Exatamente por atender essa gama de componentes, frequentemente calha em alteração dos processos do seu procedimento, ocorrendo assim a Troca Rápida de Ferramenta: o objeto de estudo do presente artigo. Quanto às características técnicas, o equipamento em questão pode ser alterado de acordo com as espessuras de chapas que variam de 0,35 a 2,00 mm, sendo o ajuste realizado manualmente de acordo com as especificações do produto final. Nessas circunstâncias, a cada lote de componentes produzido é preciso realizar a readaptação da máquina. Esse ajuste de espessura é atingido através de alterações de: Trilho: Ferramenta composta por uma reentrância, que varia de profundidade e largura conforme o tipo da faca para a dobra; Faca: Ferramenta que através de um movimento descendente realiza a conformação da 4

5 peça. XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A máquina descrita atua na seguinte configuração: Figura 1 - Sequência genérica do processo de dobragem A interação equipamento-chapa ocorre da seguinte forma: posterior à troca das ferramentas é mandatório a delimitação da chapa a ser dobrada, riscando a mesma na medida desejada, em seguida dispõem-se a chapa na mesa, sobre os trilhos, de forma que a faca prense a chapa na marca. Após posicioná-la, é preciso alocar o gabarito de maneira a padronizar as operações seguintes, em termos de medida da dobra. Em seguida, faz-se o ajuste da altura da faca, através de um dispositivo situado na lateral do equipamento, para que esta realize a dobra com sucesso, visto que, o ângulo depende diretamente da área da faca que entra em contato com a chapa e da ocupação de toda profundidade da canaleta do trilho. Estes passos podem ser visualizados na figura 2, através de um fluxograma. Figura 2 Fluxograma das etapas de calibração da máquina de dobra de chapas de aço Com todos os seus componentes ajustados, a máquina pode operar com segurança e exatidão, sem que haja quebra do equipamento, decorrente do mau uso da mesma. 4. Resultados e Discussão Analisando a atividade de troca de ferramenta para a máquina de dobra (há três máquinas de 5

6 dobra para atender a demanda), verificou-se experiência por parte do operador, sendo que para sua total execução levou-se em média de 5 a 8 minutos. Nota-se a importância do treinamento e experiência do funcionário para que a troca seja a mais eficiente possível. Contudo, apenas um operador por máquina tem experiência, e não há uma lista de atividades que são realizadas durante a troca, visível a todos, o que é desvantajoso para a empresa, pois caso algum operário treinado se ausente, haverá perdas no processo, já que a troca de ferramentas será feita por pessoas que desconhecem o processo. Durante o processo de ajuste da máquina raramente há percas de chapas, e aquelas em que a dobra ocorre em medidas incorretas são reaproveitadas para um outro produto ou até mesmo, recortadas para utilização em peças menores. Verificou-se, também, com entrevista a um funcionário da fábrica, que os períodos entre as trocas de ferramentas são longos, ou seja, são feitas na grande maioria, uma vez por dia. A empresa espera acumular material que necessita do mesmo gabarito para evitar o tempo de setup, apesar de apresentar um mix de produtos expressivo. A indústria tem por política também, aproveitar o gabarito e fabricar peças sobressalentes, pois caso haja novos pedidos, não precisará fazer troca de ferramentas do equipamento. Esta prática é muito comum ocorrer em empresas de pequeno porte. Rech (2004) define este perfil de empresa como convencional, ou seja, de produção em massa e de grandes lotes para amenizar o custo de setup. Fazer grandes lotes de uma única peça isto é produzir uma grande quantidade de peças sem troca de matriz é ainda hoje uma regra de consenso de produção. Esta é a chave do sistema de produção em massa de Ford. O Sistema Toyota de Produção toma o curso inverso. O slogan de produção é: produção em pequenos lotes e troca rápida de ferramentas (OHNO, 1997). Com a implantação da TRF, uma das principais consequências é a redução do estoque. Com a redução do setup das máquinas, a empresa não precisa preocupar-se em produzir um lote de tamanho suficiente para absorver os custos dos altos setups (DAVIS, 2001 apud RECH, 2004). Reduz-se o custo do inventário, o custo de armazenamento, o custo de controle, evitase a obsolescência, a deterioração, o desgaste e preserva-se espaço valioso. A quebra ou dano no equipamento é outra preocupação aparente da empresa, pois ao ajustar as facas do equipamento, notou-se o cuidado para que durante a prensagem a faca tivesse espaço suficiente para percorrer e executar a força, pois quando a mesma possui pouco espaço, acaba ultrapassando a chapa, podendo forçar o trilho e em seguida a mesa, o que certamente causa a quebra do equipamento. Desta forma, os operadores precisam de especial atenção durante o ajuste, o que vem acontecendo com sucesso. A atenção com a redução de tempo de setup da empresa foi visualizada na indústria quando houve realocação de funcionários para ajudar os operadores das máquinas de dobra em períodos de elevada produção. As tarefas são: deslocamento das peças a serem dobradas até a máquina, e das peças prontas até o ponto de estoque das mesmas. Este entrave poderia ser amenizado com aquisição de esteiras que levassem a chapa até o ponto de dobra, e assim, o operador apenas iria retirar a chapa e armazená-la no local correto. Dessa forma, não seria necessário mudar alguns funcionários da sua função principal para auxiliar nesta. Neste ponto há claramente a distinção de setup interno e de setup externo, sem os equipamentos necessários (esteiras, por exemplo), a atividade de transportar as chapas 6

7 metálicas seriam atividades de setup interno. Com a modificação do processo é possível alterar essa atividade para setup externo, ou seja, a atividade continua com a máquina trabalhando, o que é fundamentado pelo Sistema Toyota de Produção. Mesmo com todos os benefícios elencados e as propostas de mudança, a implantação da troca rápida de ferramentas depende de muitos fatores, o principal é convencer a alta administração das vantagens. É o que diz Fagundes (2002), na qual argumenta que a adaptação cultural e o romper dos velhos hábitos são a principal barreira à implantação das melhorias, não esquecendo, contudo, da falta de treinamento e da conscientização. O mesmo autor defende, ainda, que a transparência de processos na TRF depende principalmente da eficácia da padronização de procedimentos de setup e do treinamento para que os trabalhadores separem tempo interno de externo. Em relação aos treinamentos, Ohno (1997), relata que a troca de ferramenta era considerada um elemento que reduzia eficiência e aumentava os custos e parecia não haver razão para que os operários quisessem mudar as matrizes. Ensinar aos operários a reduzir os lotes e tempos de troca de ferramenta exigiu repetidos treinamentos no local de trabalho. Em estudo realizado por Elias et al. (2008) uma metalúrgica preparou uma equipe apta a expandir a atividade de TRF na empresa, implantou o processo na prensa de 150t com alimentação automática e reduziu o setup de 104 para 15 minutos. O mesmo ocorreu em uma indústria moveleira, estudada por Detoni et al. (2007) na qual a implantação do sistema troca rápida de ferramentas não representou custos adicionais a empresa, e resultou em uma economia de tempo de setup de 44%. Outro exemplo, que ocorreu em Carrollton, no Estado do Texas, é a respeito de um projeto de sala de teste de aparelhos de ar-condicionado da Lennox Industries, que reduziu o tempo de setup de 5 horas para 45 minutos, reduzindo o ciclo de desenvolvimento em 50 a 70%, dependendo do grau da complexidade do produto. O tempo poupado contribuiu para evitar a construção de uma nova sala de testes custando um quarto de milhão de dólar (HARMON, 1993). 5 Conclusões A empresa, apesar de nova no mercado e mostrar um perfil de empresa convencional (produção em massa e de grandes lotes), apresenta preocupação com o tempo produtivo e estabeleceu suas próprias regras acerca da troca de ferramentas. Contudo, ela poderia ampliar essa eficiência, já que a literatura defende conceitos importantes deste tema (TRF) e que se fossem adaptados na empresa trariam resultados satisfatórios. No entanto, como já mencionado no decorrer do estudo, é preciso demonstrar e comprovar ao empresário que esta ferramenta realmente funciona e que isto trará benefícios à produção. Uma solução, para a diminuição do tempo de setup, além da implantação da técnica da troca rápida de ferramenta, é a substituição das máquinas existentes por máquinas digitais, que se adaptam automaticamente a novas espessuras de chapas e ângulos, o que reduziria consideravelmente o tempo de setup do processo de dobra, aumentando o tempo produtivo e consequentemente o número de peças produzidas. Porém é importante destacar, que a empresa é de pequeno porte, o tempo de retorno do investimento seria longo, pois as máquinas digitais são de alto custo, não sendo vantajoso no contexto atual da empresa. 7

8 Referências XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO CORIAT, B. Pensar pelo avesso: o modelo japonês de trabalho e organização. Trad. Emerson S. Silva. Rio de Janeiro. UFRJ DETONI, S.R. et al. Implantação do sistema de troca rápida de ferramentas (TRF) no processo de furação de peças em uma indústria moveleira. XXVII Enegep Encontro Nacional de Engenharia de Produção A enegia que move a produção: um dialogo sobre integração, projeto e sustentabilidade. Foz do Iguaçu, 09 a 11 de outubro de ELIAS, S. J. B. et al. Aplicação da troca rápida de ferramenta em uma metalurgica de grande porte. XXVIII Enegep Encontro Nacional de Engenharia de Produção A integração de cadeias produtivas com a abordagem da manufatura sustentável. Rio de Janeiro, 13 a 16 de outubro de FAGUNDES, P. R. M. Sistemática para redução do tempo de setup na indústria moveleira p. Trabalho de Conclusão de Curso (Mestrado Profissionalizante em Engenharia) Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, FERNANDES, F. C. F. & GODINHO FILHO, M.. Planejamento e controle da produção: dos fundamentos ao essencial. São Paulo, SP: Atlas, HARMON, R. L. Reinventando a fábrica II: conceitos modernos de produtividade na prática. Rio de Janeiro: Campus, MOURA, R. A. & BANZATO, E.. Redução do tempo de Setup: troca rápida de ferramentas e ajustes de máquinas. São Paulo: IMAM, OHNO, T. O Sistema Toyota de Produção além da produção em larga escala. Trad. Cristina Schumacher. Porto Alegre: Bookman, RECH, G. C. Dispositivos visuais como apoio para troca rápida de ferramentas: e experiência de uma metalúrgica p. Trabalho de Conclusão de Curso (Mestrado Profissionalizante em Engenharia) Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, SATOLO, E. G. & CALARGE, F. A. Troca Rápida de Ferramentas: estudo de casos em diferentes segmentos industriais. Exacta, São Paulo, v.6, n.2, p , jul./dez SHINGO, S. O sistema Toyota de produção: do ponto de vista da engenharia de produção. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, Artmed, p. SILVA, A. L. & RENTES, A. F.. Tornando o lay-out enxuto com base no conceito de mini-fábricas num ambiente de multi-produtos: um estudo de caso. Encontro Nacional de Engenharia de Produção Rio de Janeiro, 23 a 25 de outubro de

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