Minimização dos estoques uma análise estratégica baseada no Sistema Toyota de Produção

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1 Minimização dos estoques uma análise estratégica baseada no Sistema Toyota de Produção Alexandro dos Reis (UNISINOS) Gunar Sydow (UNISINOS) Marcelo Leoni (UNISINOS) Michelle Silva (UNISINOS) Resumo A globalização trouxe para os gestores de produção a necessidade de tornar os seus negócios competitivos a nível mundial. Os lotes, cada vez mais reduzidos, e a variação constante da demanda tornam evidente a flexibilização dos processos como vantagem competitiva. O Sistema Toyota de Produção nasceu da necessidade eminente de sobrevivência da indústria japonesa. Atualmente a concorrência acirrada faz com que as empresas busquem cada vez mais processos otimizados, altamente produtivos e de baixo custo. A partir dessa similaridade de necessidades (cenário japonês pós-guerra e contexto atual) é que surge a idéia da análise de um sistema manufatureiro de origem ocidental, sob a ótica do Sistema Toyota de Produção. Com o objetivo da elaboração de uma proposta para um estudo de flexibilização da produção, através da aplicação das técnicas do STP, vem-se buscar uma alternativa para a redução dos estoques e do tempo total de atravessamento de uma linha de usinagem de uma metalúrgica do Vale dos Sinos. Palavras-chave: Sistema Toyota; Perdas; Inventário. 1. Introdução Atualmente o ritmo da indústria mundial é ditado pela competitividade. Uma batalha acirrada na busca pela vantagem competitiva através de qualidade, preço e prazo de entrega. Neste cenário é que se torna cada vez mais importante o ambiente fabril das empresas, onde a redução dos custos e a flexibilização dos processos são uma questão de sobrevivência. Segundo Ohno (1997), a redução dos custos deve ser o objetivo dos fabricantes de bens de consumo que busquem sobreviver no mercado atual, sendo que a partir deste pensamento que o Sistema Toyota foi estruturado, enfatizando a eliminação definitiva das perdas. Black (1998) afirma que perda é qualquer coisa além do mínimo necessário (equipamentos, mão-de-obra e materiais) para se produzir. Através dessa idéia uma análise detalhada dos processos produtivos torna-se importante, buscando as fontes geradoras de perdas para eliminá-las. As principais perdas de um sistema produtivo são geradas pelos estoques. Estes por sua vez, são gerados pelas ineficiências do processo, tais como elevados tempos de set-up, desbalanceamento da produção entre células de trabalho, falta de sincronização entre os processos, etc. A formação excessiva de estoque torna o processo inflexível, aumentando o tempo de atravessamento (lead-time). ENEGEP 2005 ABEPRO 3557

2 Portanto, o presente artigo, tem por objetivo analisar um sistema de manufatura, buscando estrategicamente reduzir os estoques sob a ótica do Sistema Toyota de Produção (STP). 2. O Sistema Toyota de Produção (STP): princípios de construção Durante a reabilitação do pós-guerra, a indústria automotiva japonesa viveu momentos difíceis. Sob condições de baixa demanda e de grande variedade, utilizando o modelo americano de produção em massa, certamente a indústria japonesa não sobreviveria. O sistema de produção em massa baseia-se nos grandes volumes de produção como meio para a redução dos custos de mão-de-obra e taxas de depreciação. Sendo assim, requer equipamentos de alto desempenho e alta produtividade, tornando-se evidentemente muito caro. Partindo da necessidade de sobrevivência da indústria automotiva japonesa, através dos seus principais mentores, Shigeo Shingo e Taiichi Ohno, foi desenvolvido o conhecido Sistema Toyota de Produção, baseado fundamentalmente na redução dos custos (perdas) do processo produtivo com o objetivo de se atingir uma elevada competitividade (SHINGO, ). Segundo Ohno (1997), a essência do Sistema Toyota de Produção, consiste em conceber um sistema de produção alternativo ao Fordismo, que seja capaz de produzir competitivamente uma série restrita de produtos diferenciados. Os princípios básicos de construção do STP são o Mecanismo Função Produção, o Princípio do Não-Custo e as Perdas no sistema produtivo (SHINGO, ) O Mecanismo Função Produção (MFP) O MFP consiste em diferenciar claramente a função operação (fluxo do sujeito do trabalho homens, no tempo e no espaço) da função processo (fluxo do objeto de trabalho no tempo e no espaço). Segundo Shingo (1996-2), os sistemas produtivos podem ser compreendidos como uma rede funcional de processos e operações, o que promove um rompimento conceitual com o modelo de produção em massa, que considera os processos como um conjunto de operações, onde melhorias nas operações resultam em melhorias no processo. Para o detalhamento dos processos, Shingo (1996-1) propõe a segmentação em microunidades de análise. São elas: (i) processamento: transformação de materiais mudança de qualidade do objeto de trabalho; (ii) inspeção: comparação do objeto de trabalho com um padrão pré-estabelecido; (iii) transporte: modificação da posição ou localização do objeto de trabalho; e (iv) estocagem ou espera: objeto de trabalho em situação de espera (no estoque), sem ser processado, movimentado ou inspecionado. De uma maneira geral, no STP o aumento da eficiência fabril é viabilizada através de melhorias na função processo, ou seja, no fluxo do objeto no tempo e no espaço Princípio do Não-Custo e das Perdas no sistema produtivo O princípio do não-custo tem como pressuposto a necessidade da redução sistemática dos custos nos sistemas de produção. As perdas constituem-se em atividades que geram custo e não adicionam nenhum valor ao produto. Como exemplo deste tipo de atividade pode-se citar a produção de refugos e retrabalhos, além de esperas, movimentações desnecessárias, estocagem de material em processo, entre outras. Segundo Antunes (1998), o objetivo do princípio do não-custo do STP pode ser caracterizado como: (i) eliminação completa das perdas; (ii) minimização ou eliminação do trabalho adicional; e (iii) aumento da densidade do trabalho humano aumentar o tempo em que os trabalhadores realizam tarefas que agregam valor ao produto. ENEGEP 2005 ABEPRO 3558

3 Um detalhamento do conceito de perdas foi proposto conjuntamente por Ohno (1997) e Shingo (1996-1). Trata-se da noção das sete perdas: a) Perdas por superprodução (quantitativa e por antecipação): representam aquelas perdas decorrentes da produção antecipada de produtos, imobilizando-se produtos finais antes do necessário ou devido à produção excessiva, nas quais se produz mais do que a demanda. Esta prática consome capacidade de produção dos recursos quando não são necessários ocasionando possíveis atrasos de outros produtos que não dispõem de capacidade. Geralmente, a superprodução tem por objetivo compensar a produção de produtos defeituosos ou fazer estoque. Em ambos os casos há o desperdício; b) Perdas por transporte: desperdício de transporte consiste na movimentação de materiais que geram dispêndio de tempo e de recursos. Uma vez que são necessários somente por restrições do processo e das instalações, que impõem distâncias a serem percorridas pelo material ao longo do processamento, não agregam valor algum. Logo, busca-se a eliminação desta operação pela mudança do leiaute das instalações. Mecanizar idealmente um transporte pode eventualmente melhorar a eficiência desta operação, mas no máximo ocasionará uma redução dos custos de transporte não representando em ganhos para o sistema como um todo; c) Perdas no processamento em si: são as atividades de transformação desnecessárias para que o produto adquira suas características básicas de qualidade. Acontece quando se trabalha fazendo detalhes ou transformações dispensáveis ao produto. Neste caso, é preciso um trabalho de investigação pela agregação de valor para a identificação das mesmas e eliminação deste tipo de perdas; d) Perdas devido à fabricação de produtos defeituosos: a fabricação de produtos defeituosos, que não atendam às especificações de qualidade projetadas, constitui um desperdício que aumenta os custos de produção. Produção de itens defeituosos implica em desperdiçar materiais, disponibilidade de equipamentos, de mão-de-obra, de movimentos e armazenagem de materiais defeituosos. Para a sua eliminação deve-se realizar uma inspeção visando identificar e prevenir a ocorrência destes produtos. A simples identificação destes produtos não irá resolver o problema, uma vez que ele tenderá a se repetir. Deve-se atacar a causa e não a conseqüência; e) Perdas nos estoques: além de ocultarem outros tipos de desperdícios, os desperdícios de estoques implicam em desperdício de investimento e espaço. Dentro da filosofia Just-in- Time (JIT), todo estoque se torna um alvo de eliminação, uma vez que acarretam custos financeiros para sua manutenção, custos quanto à obsolescência dos produtos estocados e custos de oportunidade pela perda de mercado futuro para a concorrência com menor tempo de atravessamento; f) Perdas no movimento: as perdas por movimento são aquelas relacionadas com os movimentos feitos pelos trabalhadores sem que estes sejam necessários; g) Perdas por espera: a falta de balanceamento no processo de produção ocasiona a paralisação de postos de trabalho, resultando em baixa taxa de ocupação de equipamentos e paralisação da atividade humana, além da formação de filas de materiais esperando para serem processados. Estes fatos caracterizam as perdas por espera. Elas podem ocorrer, ENEGEP 2005 ABEPRO 3559

4 também, quando ocorre o set-up dos equipamentos. O estudo da técnica da troca rápida de ferramentas (TRF) tem por finalidade a redução deste tipo de perda. As cinco primeiras perdas relacionam-se com a função processo na medida em que visam racionalizar o fluxo do objeto de trabalho no tempo e no espaço. As duas últimas se relacionam diretamente com a função operação, pois estão focadas no sujeito do trabalho (pessoas e equipamentos). 3. Tipos de estoques segundo o Sistema Toyota de Produção A partir do MFP e da lógica das Perdas, foram desenvolvidas várias técnicas de suporte contempladas no STP (ex. TRF, Kanban) e a integração entre elas resulta na redução dos estoques intermediários. Na verdade, o STP tem como foco central a redução da variabilidade da produção através da aplicação destas técnicas e com isso pretende chegar a uma redução significativa dos estoques. Segundo Shingo (1996-1) existem três tipos distintos de estoques intermediários: a) Estoques devido ao desbalanceamento entre processos: ocorrem quando a produção não está sincronizada e/ou balanceada; b) Estoques que compensam problemas crônicos: são estoques de amortecimento para possíveis problemas durante a produção, como paradas de máquina, problemas de qualidade, altos tempos de set-up, mudanças no plano de produção, entre outras; c) Estoques devido à previsão gerencial de algum desequilíbrio na produção (estoque de segurança): geralmente estes estoques são justificados por fatores tais como a eliminação de possíveis atrasos de entregas, erros na programação da produção, programação da produção indefinida, etc. Segundo Shingo (1996-2), a existência de estoques está diretamente associada com a relação entre o ciclo de entrega (E) e o ciclo de produção (P). Por exemplo, se o ciclo de entrega de um determinado produto é de 10 dias e o ciclo de produção é de 30 dias, evidentemente deverão ser mantidos estoques de produtos acabados, ou não será possível atender a demanda dos clientes no prazo estabelecido. Portanto: a) Se P > E haverá a necessidade de estoques de produtos acabados; b) Se P < E não haverá necessidade de estoques de produtos acabados. A redução dos estoques de produtos acabados ocorrerá com a redução do ciclo de produção, viabilizado através da eliminação das esperas das peças semi-processadas. Por sua vez, a eliminação das esperas e dos estoques intermediários é obtida, fundamentalmente, através do balanceamento e sincronização da produção e também através da prática do sistema de Troca Rápida de Ferramentas. As esperas de processo ocorrem devido a desequilíbrios e instabilidades entre processamento, inspeção, transporte e outros elementos do processo em análise. Os estoques são criados para a compensação das ineficiências e a simples eliminação deles não leva à solução definitiva dos problemas do processo. As causas das instabilidades devem ser eliminadas de maneira a estabilizar o fluxo da produção, somente assim serão reduzidos substancialmente os estoques intermediários. Aqui se toma a redução dos estoques como uma conseqüência de um processo produtivo otimizado. ENEGEP 2005 ABEPRO 3560

5 4. Nivelamento da produção e o kanban O objetivo do balanceamento da produção é fazer com que um processo produza a mesma quantidade do processo precedente. Isso envolve o equilíbrio entre a quantidade de produção e a capacidade de processamento. Segundo Shingo (1996-1) um perfeito balanceamento deve existir entre um processo de alta e um processo de baixa capacidade, nem que para isso seja reduzida a velocidade de processamento do processo de alta capacidade. Com essa idéia, o STP desafia o critério tradicional de administração da produção, que menciona que cada processo deve ser operado na capacidade máxima. O STP reforça que a eliminação das esperas é a verdadeira representação da eficiência do processo. Um elemento relevante para a sincronização da produção é o kanban. O sistema kanban foi idealizado por Ohno após visitar um supermercado e observar as pessoas puxando as mercadorias das estantes de acordo com suas necessidades. O espaço vazio na estante era o sinal para a reposição do estoque, logo, os espaços vazios nas áreas de estocagem eram o sinal para o encarregado ordenar a compra dos produtos faltantes (OHNO, 1997). Segundo Slack et al. (1997), o sistema kanban é um método de operacionalização do sistema de planejamento e controle da produção puxada, agindo como uma correia invisível controlando a transferência de material de um estágio a outro da operação. Em sua forma mais simples é representado por um cartão no estágio cliente, utilizado como sinal para o estágio fornecedor da necessidade de produção de peças. Existem três tipos de kanban denominados transporte, produção e fornecedor. Independente do tipo de kanban, o princípio é sempre o mesmo. O recebimento de um kanban dispara o transporte, a produção ou o fornecimento de uma unidade ou de um cesto padrão de unidades. Segundo Shingo (1996-2), um sistema kanban promove melhorias através da evidência de situações anormais, ou seja, quando eles são retirados por falhas de máquinas ou defeitos nos produtos. A redução gradual do número de kanban leva a reduções no estoque. Isto faz com que eles não tenham mais a função de amortecimento contra instabilidades de produção. Em conseqüência disso, destacam-se os processos com capacidade subutilizada gerando anormalidades, facilitando a identificação para a realização de melhorias. A eficiência total pode ser elevada concentrando-se nos pontos mais fracos. Deve ser considerado que é obtida uma maior eficiência no uso da ferramenta kanban quando aplicada em processos de produção repetitiva. Percebe-se a importância do kanban como uma ferramenta direcionada para a melhoria contínua do fluxo do objeto no tempo e no espaço, juntamente para com a redução dos estoques intermediários do processo. 5. Estudo empírico de uma linha de usinagem de uma metalúrgica A empresa analisada é uma subsidiária alemã fabricante de equipamentos motorizados portáteis para uso nas atividades de silvicultura e jardinagem. Possui uma diversificada linha de produtos, entre eles, uma linha completa de moto-serras, destinadas ao mercado hobby e profissional. A subsidiária brasileira possui dois negócios principais: motores e cilindros. O negócio motores é sub-dividido em seis mini-fábricas que são Fundição de Componentes, Usinagem de Componentes, Virabrequins, Plástico, Conjunto de Corte (sabres e pinhões) e Montagem. ENEGEP 2005 ABEPRO 3561

6 O negócio cilindros é composto por três fábricas: Fundição de Cilindros por Gravidade, Fundição de Cilindros Sob-Pressão e Usinagem de Cilindros. A empresa, no Brasil, produz aproximadamente motores e 3 milhões de cilindros por ano, sendo que em torno de 60% dos volumes produzidos são destinados às exportações Análise do processo - linha de usinagem de cárteres de moto-serras A linha de usinagem a ser estudada produz 3 modelos de cárteres, sendo eles 1108, 1122 e 1119, sendo que os volumes mensais de produção são 1.500, e unidades respectivamente. A taxa de ocupação da linha é de 90%, trabalhando em três turnos sem intervalos. A empresa mantém em média cárteres usinados antes da Montagem de Motores, tendo como demanda média apenas 1000 cárteres por dia. O tempo de atravessamento médio da linha de usinagem de cada modelo de cárter é de 40 horas para o modelo 1108, 28 horas para o modelo 1119 e 33 horas para o modelo Os componentes dos conjuntos cárteres (componente AS e LS), são fornecidos pela minifábrica Fundição de Componentes e o estoque mantido antes do primeiro centro de trabalho da linha de usinagem é de aproximadamente peças. A linha de usinagem é composta por três centros de usinagem (CT 2367, 2368 e 2366), um posto de operações de rosqueamento composto por 4 rosqueadeiras (CT 2391) e um posto de teste de estanqueidade e controle 100% (CT 2392). A produtividade de cada posto de trabalho é dada conforme a tabela 1: Modelo CT 2367 CT 2368 CT 2366 CT 2391 CT 2392 pçs/h pçs/h pçs/h pçs/h pçs/h Fonte: Empresa analisada (2005) Tabela 1 Produtividade dos centros de trabalho A seqüência dos centros de trabalho da tabela é exatamente a seqüência de operações da linha de usinagem. Os modelos 1122 e 1119 representam 90% do volume total de cárteres produzidos nesta linha. Estes dois modelos indicam como restrição da linha (gargalos) os centros de trabalho 2368 e Estes dois postos de trabalho são os centros controlados, ou seja, eles é que são considerados para o planejamento da produção da linha, já que acabam definindo a capacidade dela. Porém, no modelo 1108, percebe-se que a restrição é o centro de trabalho 2367, tornando-se o maior desafio para a produção manter o fluxo contínuo nos centros controlados. Conforme informações dos operadores e supervisão da fábrica, as ordens de produção são recebidas e produzidas integralmente pelo centro de trabalho 2367, pois é necessário encher o buffer para que o modelo 1108 possa entrar na linha. Segundo o analista de planejamento, o controle de produção é feito baseado nos centros controlados, mas o posto 2367 é considerado um centro de trabalho fora da linha de produção por produzir as peças em separado (dois componentes do conjunto cárter). A administração do tamanho do buffer que antecede o posto 2368 é de responsabilidade do supervisor de produção Tempos de troca de ferramentas Os tempos de troca de ferramentas nos centros de trabalho 2367, 2368 e 2366 evidenciam a necessidade da formação dos estoques intermediários. Estes tempos estão representados conforme tabela 2: ENEGEP 2005 ABEPRO 3562

7 Centro de Trabalho Tempo Médio de Set-up (min) * * * * Tempo de liberação dimensional incluso Fonte: Empresa analisada (2005) Tabela 2 Tempos médios de set-up dos centros de trabalho Há observações relevantes sobre os tempos de set-up. Primeiramente constata-se que nos centros 2367 e 2366 a liberação dimensional representa 30% do tempo de set-up. No posto 2368, a liberação dimensional representa 67% do tempo de set-up e o centro de trabalho 2391 não possui liberação dimensional. O posto 2392 não possui tempo de ferramenta por ser uma atividade que utiliza sempre os mesmos dispositivos e padrões de verificação. Existe uma padronização dos elementos de fixação dos dispositivos de usinagem, bem como do referenciamento do dispositivo na máquina. Foi observado que não existe um plano de setup definido, sendo que este é realizado pelos próprios operadores, inclusive a liberação dimensional no equipamento de medição tridimensional. As ferramentas utilizadas no set-up estão sempre dispostas junto às máquinas Análise do processo segundo a ótica do STP Segundo Shingo (1996-2), melhorias efetivas, que geram aumento da eficiência fabril, são aquelas realizadas na função processo. As melhorias realizadas na função operação não contribuem com o resultado global do processo. Em função disso realizou-se uma análise a partir da identificação das perdas que impactam na geração excessiva de inventário. a) Perdas por superprodução: antecedendo o centro de trabalho 2368, o buffer existente representa uma perda por antecipação. Neste ponto poderia ser utilizado o sistema kanban, sendo considerado no cálculo do ponto de ressuprimento as diferenças de produtividade entre os modelos. A determinação exata do tamanho do número de kanbans reduziria o estoque, juntamente com o tempo total de atravessamento; b) Perdas no transporte: a movimentação do estoque, principalmente do buffer de peças que antecedem o centro 2368, é classificada como uma movimentação que não agrega valor ao produto. Porém ela é necessária devido a grande quantidade de peças e também ao limitado espaço físico da linha de usinagem. Destaca-se aqui também, a necessidade de uma adequação do layout da linha de usinagem; c) Perdas no processamento em si: atividades como retrabalhos durante o fluxo do processo foram identificadas como processamento desnecessário; d) Perdas por produtos defeituosos: essa perda é identificada geralmente no centro de trabalho A aplicação de inspeções sucessivas nos postos anteriores a este e com o nivelamento da linha se reduziria a agregação de valor ao produto defeituoso, pois este seria identificado mais rapidamente; e) Perdas nos estoques (estoque de conjunto cárter acabado): sabendo que a produção diária média da linha é de 800 conjuntos de cárteres e o período de trabalho de 20,4h (considerada a eficiência de 85%), foi calculado o takt-time de 1,53 minutos. A partir do lead-time médio da linha de 33,7h pode-se afirmar que dentro da linha de usinagem, em ENEGEP 2005 ABEPRO 3563

8 média, existem 1320 cárteres. Se a demanda diária da Montagem é de 1000 cárteres, poderia existir ao redor de 2320 peças em estoque (1320 em processo e 1000 de pulmão para a demanda diária). Como o estoque médio que tem se utilizado é de 5000 peças, conclui-se que existe superprodução (53,6% a mais que o necessário). Existe este alto estoque de peças brutas devido à baixa eficiência do processo de fundição. O estoque em processo (1320 cárteres) aumenta o lead-time do processo; f) Perdas por movimentos: não foi observado na linha este tipo de perda; g) Perdas por esperas: os elevados tempos de set-up nos postos da linha indicam perdas de capacidade no gargalo e também a geração de esperas antes dele. As reduções dos tempos de set-up se fazem necessárias para que seja possível a flexibilização do processo. A partir daí podem ser desenvolvidos projetos para a redução dos estoques. A diferença entre a produtividade dos centros de usinagem 2367, 2368 e 2366 também são geradores de esperas. A melhoria dos dispositivos de usinagem e a transferência de operações para outro centro de trabalho tornariam o processo balanceado e estável. 6. Considerações finais Através da análise do processo pode-se concluir que existem perdas, principalmente por geração de estoques. A redução de 53,6% no estoque antes da montagem não significa que seja a ideal pelo STP. Certamente uma redução maior será possível. As possibilidades de ganho podem ocorrer tanto na redução do estoque de cárteres acabados quanto no estoque em processo. A viabilização disso requer, fundamentalmente, a flexibilização da linha de usinagem através da utilização das técnicas contempladas no STP. Para isso está sendo desenvolvido o sistema de kanban após o centro de trabalho 2367, juntamente com o sistema de TRF em todos os postos da linha. Com o kanban pode-se reduzir as perdas por produtos defeituosos, já que a geração de estoque em processo será menor. Com a TRF, a flexibilização da linha se torna possível. Outra ação que está sendo implementada é a melhoria das operações do modelo 1108 no centro 2367 a fim de aumentar a sua produtividade, transformando o posto 2368 em gargalo (como nos demais modelos). Os resultados finais não foram apresentados porque este trabalho está em desenvolvimento. As propostas sugeridas ao longo do artigo estão sendo implementadas para que os resultados possam ser efetivos e apresentados posteriormente. Referências ANTUNES JÚNIOR, J. A. V. (1998) Em Direção a Uma Teoria Geral do Processo na Administração da Produção: uma discussão sobre a possibilidade de unificação da Teoria das Restrições e da teoria que sustenta a construção dos sistemas de produção com estoque zero. Tese de Doutorado em Administração, Porto Alegre: Programa de Pós-graduação em Administração da Universidade Federal do Rio Grande do Sul/UFRGS. BLACK, J.T. (1998) O Projeto da Fábrica com Futuro. Porto Alegre, Editora Bookman. OHNO, Taiichi. (1997) O Sistema Toyota de Produção Além da produção em larga escala. Porto Alegre, Editora Bookman. SHINGO, S. (1996-1) Sistema Toyota de Produção - do ponto de vista da Engenharia de Produção. Porto Alegre, Editora Bookman. SHINGO, S. (1996-2) Sistema de Produção com Estoque-Zero: O Sistema Shingo para Melhorias Contínuas. Porto Alegre, Editora Bookman. SLACK, Nigel.; CHAMBERS, S.; HARLAND C.; JOHNSTON, R. (1997) Administração da Produção. São Paulo, Editora Atlas. ENEGEP 2005 ABEPRO 3564