PROPOSIÇÃO DE MELHORIA DO LAYOUT UTILIZANDO O SLP SIMPLIFICADO

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1 XXIX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO. PROPOSIÇÃO DE MELHORIA DO LAYOUT UTILIZANDO O SLP SIMPLIFICADO Carla Simone Ruppenthal Neumann (UFRGS) carlarup@producao.ufrgs.br Juliano Milani (UFRGS) j.milani@ig.com.br A aplicação de técnicas voltadas para a melhoria do layout do setor produtivo está cada vez mais em uso em virtude das constantes adaptações das empresas às necessidades do mercado. Uma dessas técnicas é o Planejamento Sistemático de Layoutt (SLP), que fornece excelentes resultados na reestruturação de layouts fabris. Este trabalho apresenta a proposição de reestruturação do layout de uma empresa do ramo metal-mecânico através da utilização do método de SLP simplificado. Os resultados alcançados foram redistribuição dos departamentos da empresa, redução da movimentação em virtude da aproximação por afinidades e conseqüentemente melhor seqüenciamento do fluxo produtivo. Palavras-chaves: otimização, layout, SLP simplificado

2 1. Introdução O estudo do layout é uma ferramenta importante no processo produtivo pois está diretamente ligado com a programação e controle da produção, levando a melhorias no fluxo produtivo. Também têm relacionamento com os custos da produção, através da redução na movimentação de materiais, produtos e pessoas, melhor aproveitamento do espaço físico e melhoria das condições de trabalho. Essas vantagens, oriundas da implementação de um layout eficiente, visam à busca de qualidade e competitividade no mercado industrial e, conseqüentemente, aumentam a produtividade da produção (TOMPKINS et al.,1996). Verifica-se que o problema de melhoria de um layout tem sobreposição com outras áreas tradicionais, como controle, qualidade, manutenção, vendas, produção, financeira, funcional entre outras; por isso, assume relevância maior do que apenas determinar o melhor arranjo físico para um conjunto momentâneo de produtos a serem produzidos. Um bom layout pode tolerar, por exemplo, pouco controle da produção ou grande variação na demanda de itens. Porém, se o layout não for adequado, problemas como falta de controle da produção, alta variação na demanda de itens, falta de qualidade e falta de planejamento da produção, entre outros, podem ser potencializados (VOLLMANN E BUFFA, 1966). Devido a esta sobreposição, a solução de muitos problemas de layout esbarra na resolução de problemas de planejamento e controle da produção, de roteamento dos produtos, de escolha de bons fornecedores de matérias primas e de adequação à estrutura predial existente, além da determinação do melhor fluxo dentro do arranjo físico existente. Por este motivo, a solução pode se tornar complexa, demorada e custosa; assim, na prática freqüentemente se prefere conviver com as ineficiências de um layout (BENJAAFAR et al., 2002). Ao longo desse trabalho, será utilizado o método de planejamento sistemático e simplificado de layout (MUTHER & WHEELER, 2000). No desenvolvimento, este artigo apresenta um estudo de caso em uma empresa do ramo metal-mecânico que atua na fabricação de cilindros e unidades hidráulicas. A empresa possui 17 funcionários e seu faturamento anual é de dois milhões de dólares. Em breve a empresa irá se mudar para um novo prédio, já construído, o qual é maior que o atual, daí a necessidade da reorganização do layout da nova instalação. Observa-se que o layout atual se encontra ultrapassado em virtude de estar organizado da mesma forma, desde a fundação há 12 anos. Outro motivo para atuar na reorganização do layout, é a aquisição de novas máquinas, as quais foram alojadas de forma aleatória sem estudo sistemático, gerando movimentações excessivas de materiais, produtos e pessoas. O tema central deste trabalho é o estudo para melhoria do layout e os objetivos traçados são: desenvolver um layout que minimize as perdas por movimentação/transporte, que agilize o processo produtivo da empresa e que melhore o inter-relacionamento entre os setores/departamentos que necessitam de proximidade física. O artigo possui a seguinte estrutura: na seção 2 apresenta a revisão bibliográfica sobre o tema, na seção 3 enfoca a metodologia utilizada, na seção 4 apresenta o estudo de caso e na seção 5 termina com as conclusões. 2. Revisão bibliográfica Com as rápidas mudanças nas técnicas de produção e com os equipamentos novos que tem surgido, poucas empresas serão capazes de conservar suas instalações com o mesmo layout sem prejudicar seriamente sua posição competitiva no mercado. Um dos métodos mais efetivos de aumentar a produtividade e reduzir custos é reduzir ou eliminar todas as atividades 2

3 que são desnecessárias ou que gerem desperdício. Estas atividades incluem a verificação da utilização dos equipamentos e pessoas, a necessidade do aumento da qualidade, a redução de estoques, a melhoria do processo produtivo (através do aumento do índice de valor agregado), o aumento da segurança e da saúde dos empregados e a utilização eficaz dos recursos energéticos, entre outras (TOMPKINS et al., 1996). Todas estas atividades são realizadas ao se propor a modificação de um layout de uma instalação existente. Segundo Groover (2001), a classificação em função do layout da fábrica está associada ao sistema de produção de peças discretas: posição fixa (fixed-position layout), orientado a processo ou funcional (process layout) e orientado a produto (product-flow layout). No primeiro tipo, o termo posição fixa se refere ao produto, que fica fixo em função do seu tamanho e peso. Quem se desloca são os equipamentos utilizados na sua fabricação. Usualmente este tipo de layout é associado ao sistema de produção do tipo job shop. No layout orientado a processo, as máquinas de produção são arranjadas em grupo de acordo com o tipo geral de processo de manufatura. Este tipo de layout é comum em sistemas de produção do tipo job shop e batch. Finalmente, quando a fábrica é especializada para a produção de um, ou para uma classe de produtos em larga escala, os equipamentos são rearranjados da forma mais eficiente para a produção do mesmo. Este tipo de layout normalmente é associado a sistemas de produção do tipo mass. De acordo com Slack et al. (1997), o layout de uma operação produtiva preocupa-se com a localização física dos recursos de transformação. Dito de forma simples, definir o arranjo físico é decidir o posicionamento das instalações, máquinas, equipamentos e pessoal da produção. Sendo assim, o layout é uma característica evidente da operação produtiva, porque determina sua forma, aparência e a maneira como os materiais, informações e clientes fluem através da operação. Neste sentido, os objetivos ao se melhorar o layout poderiam ser enumerados como sendo (KRAJEWSKI E RITZMAN, 2002; FRANCIS ET AL., 1992): melhorar a utilização do espaço disponível, diminuindo a quantidade de material em processo; minimizando as distâncias de movimentação de materiais e pessoas e racionalizando a disposição das seções; aumentar a satisfação, segurança e a moral do trabalho, ordenando e limpando os ambientes; incrementar a produção racionalizando o fluxo; reduzir o manuseio e a movimentação no processo produtivo; reduzir o tempo de manufatura diminuindo esperas e distâncias; reduzir os custos indiretos, diminuindo os congestionamentos, manuseio e danos aos materiais e manter a flexibilidade das operações. Segundo Lee (1998), as abordagens ao planejamento do layout das instalações podem ser altamente organizadas ou extremamente aleatórias. Dentre as abordagens citadas, o autor referencia a abordagem baseada no conhecimento, a centrada na construção, a estratégica e a sistemática. A abordagem baseada no conhecimento se embasa ne experiência dos antigos usuários para propor melhorias. A abordagem centrada na construção procura tirar proveito de aspectos do prédio para impressionar os usuários e causar impacto psicológico positivo. A abordagem estratégica parte de definições amplas para o laytout que provém da alta gerência, geralmente de alteração de foco, de expansão ou de mudança de tecnologia de produção. Para Foulds (1983), a abordagem sistemática requer menor intuição dos usuários. As primeiras abordagens sistemáticas eram baseadas nas cartas de percurso embasadas nos modelos de fluxo e volumes dos produtos. Num segundo momento, surgiram as cartas de relacionamento que foram introduzidas por Muther apud Francis et al. (1992), através do planejamento sistemático do layout (SLP). O SLP auxilia o projetista a entender o que fazer ao longo do projeto de melhoria do layout, proporcionando economia de tempo e esforço. O SLP segue 3

4 alguns passos, conforme observado na figura 1. O SLP inicia com a verificação dos dados de entrada (produto, quantidades, rotas, tempos, atividades de suporte e atividades principais). A seguir, todos os fluxos de materiais são reunidos e representados numa carta de-para a fim de diferenciar a intensidade de fluxo entre diferentes departamentos. Ao verificar as atividades relacionadas, dados qualitativos que justificam a proximidade devem ser verificados. O diagrama de relacionamentos posiciona os departamentos espacialmente. Os departamentos que tem a maior interação devem ser aproximados e vice-versa. Os próximos passos verificam a necessidade de espaço e o espaço disponível, determinando a quantidade de espaço a ser alocado para cada departamento. O diagrama de relacionamento de espaço adiciona as informações a respeito do tamanho dos departamentos no diagrama de relacionamentos. Restrições e limitações adicionais devem ser consideradas antes de gerar o layout em blocos. Ao final, devem ser geradas alternativas para serem avaliadas e uma delas, poderá ser implantada (TOMPKINS et al.,1996). Figura 1 - Planejamento SLP (Fonte: Tompkins et al., 1996) 4

5 O objetivo ao se avaliar um layout é investigar alternativas teóricas para o layout, sob restrições reais de tempo e disponibilidade de informações, realizando um esforço prévio antes de implementar as mudanças, sem que seja necessário um novo rearranjo do layout, custoso e que gere perdas na produção. Segundo Gantz e Petit (1953) apud Wilson (1962), o layout de uma instalação pode ser avaliado pelos seguintes critérios: i) distância proporcional em que os materiais podem ser movidos mecanicamente em relação ao total de movimentação; ii) distância total percorrida; iii) proporção de máquinas que foram movimentadas em um turno sobre o total de máquinas; iv) proporção da área total ocupada por corredores; e v) proporção do volume cúbico utilizado em relação ao volume cúbico total. Konz (1985) apud Lin e Sharp (1999a) subdividem os índices de avaliação do layout em três categorias: i) conforme utilização dos recursos (pessoas, equipamentos, espaço e energia); ii) gerenciamento e controle (matérias, movimentação e perdas); e iii) eficiência das operações (manufatura, armazenamento e retirada de estoque, recebimento e envio). Segundo Lin e Sharp (1999b), as limitações e deficiências dos índices de avaliação do layout são os seguintes: dificuldade de obtenção de parâmetros, necessidade de dados muito detalhados ou mesmo indisponíveis, indisponibilidade de dados antes do início da operação e inexistência de um modelo genérico para avaliação e validação clara do mesmo. Desta forma, os autores apresentam uma metodologia de integração que discute a designação de pesos, normalização, direção, sensibilidade e correção de deficiências e desequilíbrio nos dados. O SLP simplificado segue os mesmos passos propostos pelo SLP, apenas o faz de uma forma ordenada, deixando claro ao projetista com menor experiência o encadeamento dos passos a serem seguidos, explicitando as saídas de cada passo ((MUTHER & WHEELER, 2000). 3. Método de trabalho O trabalho foi conduzido em três fases, seguindo a proposta do SLP simplificado, que são detalhadamente descritas no estudo de caso, e que são brevemente descritas abaixo: i) coleta de dados nesta fase se coletam dados referentes à produção desejada durante um período estabelecido. Os dados coletados foram a distância percorrida e o tempo de produção e a posterior confecção das cartas de fluxo de processo dos produtos; medições do espaço ocupado pelo maquinário e operadores, posicionamento dos departamentos e verificação do layout atual. ii) melhoria do layout nesta fase se realiza a avaliação dos dados coletados na fase i). Através das cartas de fluxo e dos relacionamentos estabelecidos entre os novos departamentos são construídos os diagramas de relacionamento, de espaço e são consideradas as limitações, levando a um possível layout. iii) proposição de um novo layout - nesta fase se propõe um novo layout que possa ser implementado, mesmo que não seja o ótimo. 4. Estudo de caso Inicialmente foi realizada a coleta de dados detalhada que deu origem a duas cartas de fluxo de processo, uma para unidades hidráulicas e outra para cilindros. Esses dados foram muito importantes para o detalhamento do processo e a verificação de que seria possível, posteriormente, a criação de duas linhas virtuais de produção distintas para cilindros e unidades hidráulicas, mesmo que compartilhando alguns departamentos chaves, como retifica, solda e pintura. A carta de fluxo de processo utiliza linguagem simbólica atribuindo um símbolo para cada atividade do processo de fabricação, conforme simbologia da ASME, 5

6 representando seqüências de operação, movimentação, transporte, inspeção, espera e armazenamento. A carta de fluxo de processo contém os dados que foram coletados na primeira fase do trabalho e os apresenta de forma simples e clara, facilitando a visualização das atividades que são realizadas para a produção, bem como o tempo de cada operação e a distância percorrida entre cada unidade de produção. A Figura 2 mostra uma das cartas de fluxo utilizadas neste trabalho. Figura 2 - Carta de fluxo de processo para a produção de cilindros O layout atual da empresa pode ser observado na figura 3. No layout atual, organizado de modo funcional, fica evidente o cruzamento de fluxo entre os produtos, a movimentação descontinuada entre os departamentos e conseqüentemente a grande distância percorrida para a produção de cada produto. Além disto, também se verifica a necessidade de melhorar o posicionamento dos departamentos de estocagem de peças e da pintura. 6

7 Figura 3 - Layout atual 7

8 Pintura Estoque UH (ext) Expedição Estoque cil Teste Montagem cil Montagem UH Retífica Mesa para traçado Fresa 2 Solda Tornos 2, 3 e 4 Radiais Fresa 1 Torno 1 Estoque de UH (i Reservatório de ó Entrada XXIX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A partir da análise das cartas de fluxo foi possível compreender melhor o processo para cada produto e verificar que tipo de atividades deveriam estar relacionadas ou adjacentes no novo layout. Cada atividade recebeu um número e foi chamada de unidade de planejamento de espaço (UP). A seguir foi realizada a descrição de que máquinas/elementos estariam inclusos/ exclusos em cada nova UP, quais deveriam ser desmembradas ou duplicadas e quais deveriam ser criadas. Esta análise pode ser verificada nas três primeiras colunas da tabela 1. A seguir foi desenvolvido o diagrama de relacionamento. O diagrama de relacionamento relaciona cada atividade (UP), área, função ou características importantes das instalações, envolvidas no layout considerando todas as outras atividades, através de um grau de proximidade/ adjacência desejado (MUTHER & WHEELER, 2000). As vogais utilizadas no diagrama de relacionamento representam o grau de proximidade necessário entre as unidades de produção. Os graus utilizados são os seguintes: A significa Absolutamente necessário; E Especialmente importante; I Importante; O proximidade normal; U sem importância; x significa proximidade não desejada. A proximidade entre as operações de grau A e E é elemento fundamental na construção de um novo layout. A figura 4 apresenta o diagrama de relações entre as diversas atividades desenvolvidas no processo em questão. ID Nome da UP Entrada x O U U U U U U U U U U U U U A E O 2 Reservatório de óleo x U U U U U U U U U U U I U U U U 3 Estoque de UH (int) x U E U U U I U E E U E U E U I 4 Torno 1 x E I O U O A I U O U I U U U 5 Fresa 1 x A U U U I U U O U I U U U 6 Radiais x I U U U A U I O U U U U 7 Tornos 2, 3 e 4 x U U U U U U U U U U U 8 Solda x U U O U A U U U U U 9 Fresa 2 x U U U U U U U U U 10 Mesa para traçado x U U U U A U U U 11 Retífica x U A U U U U U 12 Montagem UH x U A U I I O 13 Montagem cil x A U I U I 14 Teste x U I U A 15 Estoque cil x U U U 16 Expedição x U A 17 Estoque UH (ext) x A 18 Pintura x Figura 4 - Diagrama de relacionamento Dando seqüência à melhoria, foram estabelecidas as necessidades mínimas de espaço, as quais podem ser observadas na quarta coluna da Tabela 1. A área disponível não foi levada em consideração, pois a mesma não apresenta limitações ao projeto. 8

9 ID Nome da UP Inclusão Área mínima necessária 1 Entrada 5, 0m 2 Reservatório de óleo Três tonéis de óleo hidráulico serão inseridos na UP 3 e 17 2,0 m² 3 Estoque de UH (int) Prateleiras que armazenam os blocos brutos de ferro fundido de diferentes tamanhos serão agrupados com 2,0m² a UP 2 e 17 4 Torno 1 Uma máquina que realiza usinagem em geral 2,0 m² 5 Fresa 1 Uma máquina que deixa a peça na medida desejada 3,0 m² 6 Radiais Três máquinas que fazem a furação, roscas e rebaixos 8,0 m² 7 Torno 2, 3 e 4 Três tornos que realizam usinagem em geral, centram as peças no diâmetro correto e tiram os cantos vivos das 6,0 m² peças 8 Solda Uma máquina de solda e um pequeno estoque de peças que são soldadas 75,0 m² 9 Fresa 2 Uma máquina que trabalha na produção de blocos 3,0 m² 10 Mesa para traçado Uma mesa e uma serra de precisão 2,0 m² 11 Retífica Uma máquina que faz o acabamento final, tira rebarbas e riscos 3,0 m² 12 Montagem UH Uma bancada de montagem 4,0 m² 13 Montagem cil Uma bancada de montagem 4,0 m² 14 Teste Uma bancada que contém um reservatório de óleo e um motor p/ o fluxo do óleo 3,0 m² 15 Estoque cil Uma prateleira que contém camisas e hastes p/ cilindros em estado bruto 5,0 m² 16 Expedição Área onde o produto final aguarda a coleta das empresas 40,0 m² 17 Estoque UH (ext) Uma prateleira que armazena os blocos padrões, as conexões, os tubos e os reservatórios de óleo serão 45,0 m² agrupados com a UP 2 e 3 18 Pintura Cabine de pintura 50,0 m² Tabela 1 Necessidade de espaço O passo seguinte consiste em relacionar as atividades entre si visual e graficamente, fornecendo o formato básico do layout. Este passo da melhoria permite que se aproximem UP que necessitem proximidade e se afastem as que necessitam afastamento. Neste estudo optouse por representar as relações A e I, que são representadas pelas linhas triplas e duplas, respectivamente. A figura 5 apresenta o diagrama de relacionamento de espaço (primitiva) para a produção de cilindros. 9

10 Figura 5 - Diagrama de relacionamento e espaço Os passos seguintes do SLP simplificado consistem em desenvolver alternativas de layout e verificar sua viabilidade até chegar no layout que corresponda às expectativas da equipe de melhoria. A figuras 6 apresenta o layout proposto. No novo layout, se observa-se a existência de dois fluxos seqüênciais distintos para cada produto. Embora o layout seja funcional, algumas UPs foram desmembradas, gerando UPs duplicadas que simplificam o fluxo. Os benefícios que podem ser enumerados em relação ao layout atual são a redução na distância total da movimentação de materiais e a aproximação de UPs de maior afinidades. Quanto as distâncias percorridas se percebe a diminuição de 61 e de 56,5% do deslocamento inicial de unidades hidráulicas e de cilindros respectivamente, conseqüência do respeito a relações de adjacência. Para a maximização da adjacência das UPs de maior afinidade podem ser citados o desmembramento e o deslocamento dos tornos, a criação de bancadas de montagem separadas para cada produto, a aproximação das fresas à radial, a aproximação do teste e da pintura e a aproximação da expedição à entrada da nova instalação. Além disto, a nova área de estoque de peças de unidades hidráulicas que antes possuia dois espaços (externo e interno) foi unificada, sendo também considerado espaço para o reservatório de óleo. 10

11 5. Conclusões Figura 6 - Layout proposto O desenvolvimento de um novo layout é uma tarefa complexa e desafiadora. Entretanto ao minimizar a distância percorrida pelos produtos ou maximizar a adjacência dos departamentos (UP) que tem maior afinidade, pode-se obter bons resultados na melhoria do layout das instalações. O presente trabalho demonstrou a análise e a aplicação do método SLP simplificado na formulação de um novo layout para a empresa em foco. Os resultados foram positivos e o método de trabalho mostrou-se eficiente e com um alto nível de aplicabilidade nos diferentes setores da produção. Através de planilhas e diagramas os dados coletados foram transformados em informações valiosas para a elaboração de um novo layout. Referências BENJAAFAR, S.; HERAGU, S.S.; IRANI, S.A., Next generation factory layouts: research challenges and recent progress. Interfaces, v.32, n.6, p.58-76, FOULDS, L. R. Techniques for facilities layout: deciding which pairs of activities sshould be adjacent. Management Science, vol.29, n.12, p , FRANCIS, R. L; McGINNIS, L. F.; WHITE, J. Facility layout and location: an analytical approach. Upper Saddle River: Prentice Hall, GROOVER, M. P. Automation, production systems and computer integrated manufacturing. Upper Saddle River: Prentice Hall, KRAJEWSKY,L.J.; RITZMAN, L.P. Operations management: strategy and analysis. Upper Saddle River: Prentice Hall, LEE, Q. Projeto de instalações e do local de trabalho. São Paulo: IMAM, LIN, L.C.; SHARP, G.P., Quantitative and qualitative indices for the plant layout evaluation problem. European Journal of Operational Research, v.116, n.1, p , 1999a. 11

12 LIN, L.C.; SHARP, G.P., Application of the integrated framework for the plant layout evaluation problem. European Journal of Operational Research, v.116, n.1, p , 1999b. MUTHER, R. e WHEELER, J. D. Planejamento sistemático e simplificado de layout. São Paulo: IMAM, SLACK, N., CHAMBERS, S., HARLAND, C., HARRISON, A. e JOHNSTON, R. Administração da Produção. São Paulo: Atlas, TOMPKINS, J. A; WHITE, J. A.; BOZER, Y. A.; FRAZELLE, E. H.; TANCHOCO, J. M. A.; TREVINO, J. Facilities planning. New York: John Wiley, VOLLMANN, T.E.; BUFFA, E.S., The facilities layout problem in pespective. Management Science, v.12, n.10, p.b540-b468, WILSON, R.C., Some observations on facility design. Capturado da internet do site: deepblue.lib.umich.edu,