APLICAÇÃO DOS CONCEITOS DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS EM UM PROCESSO DE FORJAMENTO DE PONTEIRAS DE EIXO

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1 XXX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Maturidade e desafios da Engenharia de Produção: competitividade das empresas, condições de trabalho, meio ambiente. São Carlos, SP, Brasil, 12 a15 de outubro de APLICAÇÃO DOS CONCEITOS DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS EM UM PROCESSO DE FORJAMENTO DE PONTEIRAS DE EIXO Roberto Reck Bertelli (Suspensys) rrbertelli@ibest.com.br Joanir Luís Kalnin (UCS) jlkalnin@ucs.br Carlos Alberto Costa (UCS) cacosta@ucs.br Sandro Rogério dos Santos (UCS) sandro_angela@ig.com.br Marcos Alexandre Luciano (UCS) malucian@ucs.br Este trabalho foi desenvolvido em uma empresa produtora de suspensões para o setor automotivo. Trata-se da aplicação dos conceitos de Troca Rápida de Ferramentas (TRF) em uma prensa vertical utilizada na operação de forjamento de ponteiras eixo. O método de pesquisa caracteriza-se como qualitativo, procedimento técnico, estudo de caso. São apresentados, além da situação de como era realizada a troca de ferramenta, os riscos que os operadores estavam expostos e as perdas inerentes ao processo durante a realização das atividades do setup. Com base nessas perdas, foi proposta uma série de melhorias nas operações realizadas durante a troca de ferramental. As melhorias foram implementadas, o que contribuiu para redução do tempo consumido na troca de ferramentas, proporcionando a esse recurso produtivo em estudo, a padronização das atividades relacionadas a essa tarefa, além de maior flexibilidade e um aumento nos índices de produtividade. Palavras-chaves: Troca Rápida de Ferramentas, Setup, Melhorias e produtividade.

2 1. Introdução No atual cenário econômico, observa-se que as empresas estão tendo que ser cada vez mais flexíveis no mercado onde atuam, para conseguir sobreviver às mudanças que ocorrem constantemente e de maneira muito rápida. Além disso, não é mais novidade a acirrada competição existente no mercado nacional e internacional entre as indústrias, principalmente no segmento automotivo. Em paralelo a esse cenário, as empresas estão constantemente implementando melhorias em seus processos produtivos e nos produtos comercializados, que estão cada vez mais diversificados, complexos e exigindo preços mais competitivos. Nesse contexto, a empresa onde esse trabalho foi concebido e aplicado, vem trabalhando para melhorar gradativamente os seus processos de produção. Entre as metodologias que são utilizadas, pode-se citar a implantação da TRF (Troca Rápida de Ferramentas). Foi decidido implanta-la, porque ela possibilita a flexibilização da produção no sentido do atendimento à flutuação de volume e variedade, a partir da redução do tempo de preparação do recurso produtivo. Contudo, havia setores produtivos na empresa que ainda efetivaram os conceitos de TRF. Esse trabalho teve como objetivo implantar os conceitos de TRF e avaliar as perdas inerentes ao processo de setup, visando à redução no tempo de troca de ferramentas em uma prensa vertical e foi desenvolvido ao longo do ano de 2009 em uma CFP (Célula de Forjamento de Ponteiras). Além desta parte introdutória o trabalho apresenta mais quatro seções. A segunda seção traz uma breve revisão bibliográfica sobre o tema Troca Rápida de Ferramentas, que fornece suporte para o desenvolvimento do tema. A terceira seção apresenta a abordagem metodológica utilizada e a quarta foca-se no desenvolvimento e na implantação da sistemática proposta para redução no tempo de troca de ferramentas. Além disso, relata as melhorias implementadas, os resultados obtidos e a padronização das atividades do setup depois de efetivadas todas as melhorias sugeridas. Por fim, apresentam-se as principais conclusões oriundas do desenvolvimento desse estudo. 2. Fundamentação Teórica 2.1 Processo de conformação a quente O processo de conformação a quente se caracteriza por ser realizado acima da temperatura de recristalização do material (1200ºC a 1250ºC). Segundo Lima (2007), esse processo é muito utilizado e um dos fatores que contribuem para seu uso é que exerce menos força de forjamento, reduzindo o risco de trincas e fissuras originadas durante o processo de forjamento. Entretanto, tem algumas desvantagens, como a grande perda de material, acabamento superficial muito ruim e dificuldades de conseguir precisão dimensional. 2.2 Troca Rápida de Ferramentas A utilização da Troca Rápida de Ferramentas ocorreu pela primeira vez no ano de 1950, em uma planta industrial japonesa de manufatura de automóveis, como uma proposta de aumentar sua eficiência. Para isso, foram feitas melhorias que resultaram na redução do tempo de troca de ferramentas. Com esse trabalho, também foram identificados dois tempos de preparação: o tempo de preparação interno (onde a máquina deve estar parada para serem executadas as atividades), e o tempo de preparação externo (onde as atividades são realizadas com a máquina em pleno funcionamento). O desenvolvimento e aperfeiçoamento desse sistema 2

3 demoraram 19 anos para acontecer e de acordo com Shingo (2000) a TRF é reconhecida como um método que auxilia na redução do tempo de setup, podendo ser aplicada em qualquer máquina ou processo de fabricação. Setup Moura (1996) define setup como todas as tarefas necessárias, desde o momento em que se tenha completado a última peça do lote anterior até o momento em que, dentro do coeficiente normal de produtividade, se tenha feita a primeira peça aprovada dentro das especificações de projeto do lote posterior. De acordo com Seidel (2003), o setup pode ser definido como o ato de trocar e ajustar os ferramentais e dispositivos de uma máquina e/ou equipamento que está produzindo um determinado modelo de peça e passa a produzir outro modelo de peça. Tempo de setup Conforme Slack (2002), o tempo de setup é o tempo decorrido na troca do processo do final da produção de um lote até a produção da primeira peça boa de outro lote. Black (1998) define tempo total de setup o tempo desde a saída da última peça boa do setup anterior até a primeira peça do próximo setup. Segundo Seidel (2003), tempo de setup é todo o tempo decorrido desde a última peça boa produzida no lote anterior pela máquina até a primeira peça boa do lote subsequente. Nesse tempo, estão incluídas todas as regulagens e medições necessárias até que a primeira peça boa seja produzida. Na Figura 1, pode-se verificar o Tempo de Setup pelo tempo A somado ao tempo B. O tempo "A" representa a troca dos ferramentais e dispositivos, onde a máquina necessariamente necessita estar parada. O tempo B refere-se aos ajustes do processo e medições feitas. Ajustes Figura 1 Representação gráfica do tempo de setup Fonte: McIntosh (1998) Shingo (1996) define ajustes como os procedimentos danosos, que devem ser eliminados da troca de ferramentas, porque geram desperdícios em montagens, conferências, regulagens, testes, entre outros. Para Harmon & Peterson (1991), a troca de ferramentas compõe-se de ajustes em diferentes ciclos. As regulagens iniciais são seguidas de extensos períodos de processamento experimental de amostras. 3

4 SMED No ano de 1969, na planta da Toyota Motor Company, localizada no Japão, a Troca Rápida de Ferramentas passou a ser denominada por Single Minute Exchange of Die (SMED); ou seja, a troca de ferramentas realizada em tempo inferior a dez minutos. Consiste em uma sistemática que engloba uma série de novas técnicas utilizadas para a redução do tempo de setup, sendo adotado por todas as fábricas da Toyota. Com o passar dos anos, o SMED foi evoluindo e tornou-se um dos principais elementos do Sistema de Produção Toyota (SHINGO, 2000). 2.3 A metodologia proposta por Shigeo Shingo A implantação da TRF proposta por Shingo (2000) sugere uma análise cuidadosa da situação real no chão de fábrica e é composto por três estágios conceituais de melhoria: 1) as atividades de preparação interna e externa não se distinguem; 2) Separando o setup interno e externo; 3) Convertendo setup interno em externo; e 4) Racionalizando todos os aspectos da operação de setup. O Estágio Preliminar é aquele no qual o setup interno e externo não se distinguem, pois ele reflete o estado atual do processo de setup. Nesse estágio, várias atividades externas são realizadas com a máquina parada, isto acarreta em um aumento desnecessário do tempo de setup. Shingo (2000) sugere uma série de maneiras para abordar essa questão, como por exemplo, a cronoanálise da operação, filmagem do setup, análise posterior dos envolvidos para melhoria imediata do processo e recomenda a participação efetiva dos operadores nessas análises, para que as melhorias possam ser implantadas imediatamente. Podem-se citar dois exemplos de atividades que se encontram no estágio preliminar: terminar o lote de produção sem saber qual a próxima peça a ser produzida; buscar as ferramentas do setup somente após o encerramento do lote de produção. No primeiro estágio é proposta a separação dos tempos internos e externos que ocorrem durante o setup, existindo a possibilidade de redução do tempo de preparação entre 30% e 50%. Shingo (2000) afirma que esse estágio é o mais importante para a implementação da TRF. Todas as atividades realizadas no setup devem ser analisadas e separadas entre atividades internas e atividades externas. Exemplos de atividades que fazem com que a empresa tenha sucesso nesse estágio são: utilização de um checklist de todas as ferramentas a serem utilizadas na execução da operação de setup; todo o material a ser utilizado no setup deve estar disponível no local da preparação antes que inicie o setup interno; melhorias no transporte e armazenagem dos ferramentais. O segundo estágio envolve a conversão de setup interno em externo. Nesse estágio, deve-se aprofundar a análise do setup em dois pontos. O primeiro é verificar se não foi negligenciada nenhuma atividade externa que ainda esteja sendo realizada com a máquina parada; e o segundo é encontrar meios para transformar as atividades internas em atividades externas. Para conseguir realizar esse estágio, torna-se fundamental a introdução de soluções tecnológicas físicas ou de gestão para a conversão dos tempos internos em externos. O desenvolvimento sólido desse estágio envolve as seguintes ações: a) Preparação antecipada das condições operacionais, como aquecimento de peças antes de serem usadas, por exemplo: as matrizes de máquinas de forjamento. Assim, as atividades que geralmente são executas após a parada da máquina passam a ser realizadas previamente; 4

5 b) Padronização de funções. As operações são divididas nos seus elementos básicos, como por exemplo: fixação, dimensionamento, centragem, aperto, entre outros. A padronização eficiente exige a substituição de um menor número de peças possível, reduzindo assim o custo das modificações; c) Utilização de dispositivos intermediários, como calços padronizados e guias intermediários que ajudam a eliminar ajustes. O terceiro estágio racionalizando todos os aspectos da operação de setup - é o último estágio da metodologia SMED proposta por Shingo (2000). Consiste em uma análise detalhada de qualquer melhoria que possa ser implementada para se reduzir ainda mais os tempos para a realização, tanto das atividades internas quanto externas durante o setup. Alguns exemplos de atividades que fazem parte deste estágio são: utilização de ferramentas mais precisas; implementação de operações em paralelo; uso de fixadores funcionais como os de furo em pêra; arruela em U ; rosca fendida; eliminação de ajustes; e a utilização de equipamentos em paralelo. 3. Abordagem Metodológica Esta seção apresenta a metodologia de pesquisa que foi utilizada para a obtenção dos resultados desse trabalho que foi desenvolvido em uma célula de forjamento de ponteiras de eixo em uma empresa de grande porte produtora de suspensões para o setor automotivo. De acordo com Yin (1994) e Creswell (2007) a metodologia de pesquisa utilizada foi a da abordagem qualitativa, procedimento técnico, estudo de caso. Os dados e informações relevantes para a pesquisa foram levantados ao longo de ano de 2009 através de entrevistas semi-estruturadas e questionários com perguntas abertas e fechadas aplicados à gerentes e técnicos que trabalhavam no chão de fábrica da empresa em questão, localizada na cidade de Caxias do Sul-RS. O trabalho foi realizado com a participação ativa de um estudante de Engenharia de Produção, um gerente de processo e supervisionado por um professor do Núcleo de Pesquisa em Projeto e Fabricação em Engenharia da Universidade de Caxias do sul Uma vez obtidos os resultados, os mesmos foram analisados e comparados com estudos de casos análogos, considerando a bibliografia existente sobre TRF para então propor uma sistemática de implantação desta ferramenta na empresa. Desta forma, o presente trabalho teve como ponto de partida a seguinte questão: Como diminuir as perdas inerentes ao processo de setup, visando à redução no tempo de troca de ferramentas em uma prensa vertical. 4. Implantação da metodologia TRF na empresa A sequência das etapas propostas para realização do trabalho foi idealizada com base nas metodologias encontradas nas literaturas pertinentes ao tema. Portanto, os fatores determinantes que ajudaram na tomada de decisão da metodologia a ser aplicada neste trabalho foram dois: o primeiro é o contexto onde o equipamento em estudo está inserido, e o segundo é a necessidade da empresa em ter uma padronização da troca de ferramentas nesse equipamento. Evidenciando-se a falta de procedimentos, padronização e sincronismo entre as tarefas a serem executadas durante a realização do setup nesse processo e tendo como base referencial a literatura apresentada, chega-se a um procedimento de trabalho, dividido em sete fases 5

6 distintas que visam à aplicação das técnicas de TRF, com objetivo de trazer um resultado satisfatório para a organização. Como ponto inicial tem-se a filmagem do setup, cronoanálise, passando pela padronização dos procedimentos, verificação dos resultados e finalizando com a sistematização dos procedimentos implantados. As sete fases implementadas estão descritas na próxima seção. 4.1 Fase I Filmagem do setup Antes de realizar a filmagem do setup da prensa os operadores que operacionalizam a célula de forjamento de ponteiras foram reunidos em uma sala para esclarecimento do trabalho que seria realizado. Foi explicado que o foco do trabalho era melhorar as condições atuais da troca de ferramentas reduzindo o tempo atual de setup. Nesse momento, foram elucidadas todas as dúvidas e questionamentos relativos ao trabalho a ser desenvolvido, bem como a explicação das sete fases envolvidas na metodologia que seria adotada para a realização do trabalho. A filmagem do setup ocorreu normalmente. Participaram desse processo, os três operadores responsáveis na operação da prensa. Não houve imprevistos, por exemplo, a falta de um operador da máquina no dia da filmagem e/ou a demora excessiva da empilhadeira a gás utilizada na troca das matrizes. O processo de setup da prensa foi filmado uma única vez, mas para comprovação do tempo total gasto em cada atividade, foram cronometrados mais cinco setups. Após cronometrados os tempos de cada atividade, calculou-se uma média aritmética e comparou-se com os tempos obtidos na filmagem para comprovar a veracidade do tempo medido. O objetivo dessa filmagem foi identificar o tempo total de cada atividade realizada na troca de ferramentas. Na Figura 2, pode-se observar o operador fixando a ferramenta na base da máquina. Esse processo é realizado manualmente: primeiro o operador insere o parafuso e, em seguida, este é fixado com o auxílio de uma chave estrela de 36 mm. Figura 2 Operador fixando a matriz na base da máquina 4.2 Fase II Separar atividades internas e externas Depois de realizada a filmagem, os operadores que realizaram o setup foram convidados a participar da cronoanálise desse setup, ou seja, a separação das atividades do setup. Antes de separá-las em setup interno e setup externo, todas as atividades realizadas na troca de ferramentas foram compiladas e transferidas para uma tabela. Além disso, elas foram separadas e registradas utilizando-se a seguinte classificação: T, R, P, Q e O, que significam: a) Troca (T) o uso dessa letra está associado aos elementos de retirar e colocar ferramenta. Pode-se citar, como exemplo, a troca de matrizes; b) Regulagem (R) quando as ações estão associadas a ajustes nas máquinas e nas ferramentas, por exemplo, a centralização da matriz de forjamento na base da prensa; 6

7 c) Procura (P) refere-se às ações de localização de qualquer material utilizado na troca de ferramentas. A procura de chaves para soltar a ferramenta é um exemplo dessa atividade; d) Qualidade (Q) quando as ações são referentes ao processo de medição, por exemplo, a medição do comprimento da ponteira com uma máscara; e) Outros (O) será utilizado sempre que as ações não se enquadrarem em nenhum dos itens citados anteriormente. Movimentação de matrizes é um exemplo dessa atividade. As atividades foram divididas e classificadas conforme o tipo de parada, ou seja, cada atividade com uma nomenclatura diferente. Um exemplo disso é a operação de baixar o martelo da prensa, que foi classificada como regulagem simbolizada pela letra R. Essa estratificação de tempos e atividades se faz necessária, pois facilita a visualização das operações críticas da troca de ferramentas, ou melhor, atividades onde há oportunidade de melhoria na situação atual ou podem até ser eliminadas. Através desse procedimento, visualizou-se um dado importante. Cinquenta minutos foram gastos com atividades relacionadas a outros (O), que, em percentual, corresponde a 51,72% do tempo total gasto na troca de ferramentas. Cabe salientar que, desse tempo, foram gastos trinta e sete minutos para aquecer a ferramenta. Essa operação poderia ser realizada antes do setup, ou seja, o aquecimento da matriz seria uma atividade externa do setup se a empresa possuísse um sistema de aquecimento da matriz antes de realizar a troca de ferramentas. Outra informação importante que pôde ser observada é que os operadores desperdiçavam um tempo precioso procurando chaves e a empilhadeira utilizada para fazer o setup. O tempo total gasto com procura foi de nove minutos. Sendo que desse tempo, oito minutos estão relacionados com a espera da empilhadeira utilizada na troca das matrizes. Os operadores relataram que o tempo de espera da empilhadeira a gás, às vezes, é superior aos oito minutos medidos. Em alguns casos, eles ficavam até quinze minutos esperando a empilhadeira para realizar o setup. O tempo total consumido com a troca de componentes e ferramentas foi de vinte e sete minutos. Desse tempo, há algumas operações que podem ser otimizadas como, por exemplo, as atividades de soltar e fixar os parafusos, que era realizada somente com uma chave e um operador. A sugestão seria comprar mais uma chave para que outro operador possa ajudar, reduzindo, então, esse tempo. Percebeu-se que a troca da ferramenta poderia ser realizada em um tempo menor se fosse desenvolvida uma mesa específica para troca de ferramenta, fixada na base inferior da prensa, com o objetivo de eliminar a empilhadeira a gás, utilizando somente a paletera elétrica, que estava disponível, exclusivamente, para a célula de forjamento. Com a finalização dessa etapa do trabalho, uma informação ficou bem clara: o setup externo não existia. Todas as atividades eram realizadas com o recurso produtivo parado, ou seja, os operadores começavam o setup somente após a parada da máquina. Na Figura 3, pode-se observar o tempo total gasto em cada uma das atividades de troca, procura, qualidade, regulagem e outros. O que ficou evidente é que o tempo gasto com outros e com troca deveriam ser reduzidos significativamente por meio de melhorias, primeiramente sugeridas e posteriormente implementadas. Outro fator importante para se ter uma troca de ferramenta eficiente é eliminar toda e qualquer situação relacionada com a procura, seja, ela relacionada a peças, chaves, ferramentas e/ou empilhadeira. 7

8 Figura 3 Tempo total gasto em cada atividade 4.3 Fase III Converter elementos internos em externos Conforme evidenciado na Fase II, todas as atividades realizadas durante o setup antes da implantação dessa metodologia eram atividades internas, ou seja, atividades realizadas com recurso produtivo parado. Diante disso, foi feita uma análise criteriosa de cada atividade, focando-se naquelas cujo tempo foi muito alto e/ou que a otimização dessa atividade não fosse representar um alto investimento financeiro. As melhorias que foram propostas estão elencadas a seguir: a) Separar e identificar as ferramentas utilizadas na Célula de Forjamento de Ponteiras; b) Disponibilizar uma área com talha para a limpeza e revisão das matrizes de forjamento. É importante salientar que não foi necessária a compra da talha, pois a empresa já possuía; c) Confeccionar uma bancada com morça e gavetas, para armazenar chaves e fazer a limpeza das ferramentas de forja; d) Confeccionar um armário para guardar extratores, pistões pneumático, o 1º e o 2º estágio utilizados nas matrizes de forja; e) Implementar o uso de um sistema de aquecimento com resistência elétrica usado para aquecer as matrizes de forjamento antes do setup; f) Fazer um sistema autocentrante, para facilitar o posicionamento das ferramentas sem o uso da trena; Todas essas melhorias propostas foram documentadas em um plano de ação. A implementação dessas melhorias foi realizada após aprovação dos gestores da Célula de Forjamento de Ponteiras. 4.4 Fase IV Efetivar as melhorias propostas Antes da implementação das melhorias propostas, foi realizado um comparativo de tempos da troca de ferramentas com a situação do setup antes de efetivá-las e foi projetado quanto tempo seria reduzido da troca de ferramentas após a implementação delas. Pôde-se observar que o tempo total gasto na troca de ferramentas tenderia a ser reduzido significativamente, de uma hora e trinta e sete minutos para vinte e sete minutos aproximadamente. A primeira melhoria implementada foi à separação e identificação das matrizes utilizadas na célula de forjamento. Com o objetivo de proteger a folha de identificação, elas foram 8

9 inseridas dentro de protetores plásticos que a empresa já possuía para outros fins. A identificação dos alojamentos das matrizes torna-se necessário para eliminar o tempo gasto com a procura das mesmas. Antes da identificação, os operadores precisavam abrir quantos alojamentos fossem necessários para encontrar a ferramenta de que necessitavam para o setup. A segunda melhoria implementada na célula foi a definição de uma área para colocar e revisar as ferramentas após o setup. Nessa área, foi contemplada uma talha com capacidade de 1 tonelada, uma bancada contendo gavetas que serão utilizadas para armazenar chaves e uma morça para uma eventual necessidade de soltar algum parafuso do aço móvel, por exemplo. Percebeu-se que, após a implementação dessa melhoria, houve uma evolução nas condições de armazenamento das ferramentas, além dos operadores passarem a trabalhar em uma posição ergonomicamente correta. A estrutura montada proporcionou aos operadores fazerem uma revisão mais detalhada nas matrizes e, às vezes, pequenos ajustes. Contudo, quando os operadores não conseguem realizar determinada manutenção, o Preset é então acionado para dar apoio técnico. Antes dessa melhoria, os operadores faziam uma limpeza superficial nas ferramentas e, na maioria das vezes, nem as revisavam, apenas alocavam-nas em seus alojamentos. Devido a esse comportamento, seguidamente aconteciam anomalias no setup: as ferramentas eram colocadas na máquina e apresentavam problemas como, por exemplo, parafusos quebrados, os estágios soltos, entre outros, prejudicando o tempo da troca de ferramenta. Pode-se observar, na Figura 4, o operador abrindo a matriz com a talha que foi instalada. A bancada foi desenvolvida e dimensionada na altura que o operador ficasse em uma posição confortável para fazer a limpeza e revisão das matrizes. A escolha da área foi estratégica, pois está localizada entre as duas prensas utilizadas para forjar ponteiras, facilitando o fluxo e reduzindo o deslocamento das matrizes de forjamento depois de realizado o setup em ambas as prensas. Figura 4 Área utilizada para verificação de ferramentas A terceira melhoria implementada foi à retirada da barra de aço localizada no chão do alojamento das matrizes. O corte da barra de aço na base das colunas foi feito com uma esmerilhadeira elétrica. Posteriormente, em cada uma das colunas, foram soldadas uma chapa com espessura de meia polegada, contendo um furo central de três oitavos. Os ganhos proporcionados com essa melhoria foram imediatos: o primeiro é eliminar perdas de tempo na movimentação de ferramentas; o segundo é evitar o risco de acidente de trabalho e, por fim, evitar que sejam danificadas as matrizes caso venha a cair alguma ferramenta no chão. 9

10 A quarta melhoria efetivada foi à confecção de um armário para armazenar extratores, os primeiros e segundos estágios, pistões pneumáticos e chaves utilizadas no setup. O investimento gasto com essa melhoria foi próximo a R$ 300,00. O armário irá facilitar a localização dos componentes que são usados no setup, por exemplo, os extratores, estágios e chaves. O objetivo dessa melhoria é eliminar o tempo gasto com a procura desses componentes usados na troca de ferramentas. Outro fator importante que essa melhoria ajuda evitar é a troca de estágios e extratores. Já ocorreram problemas de qualidade no processo de forjamento de ponteiras, simplesmente porque o operador utilizou um estágio errado, ou seja, o estágio de uma matriz foi confundido com o estágio de uma outra matriz. A quinta melhoria implementada nesse processo foi o desenvolvimento e a instalação de um sistema de aquecimento para as ferramentas, antes de iniciar o setup. Sabe-se que o processo utilizado pela empresa, antes da implantação da TRF, para o aquecimento das matrizes, além de ser lento, não garantia um aquecimento uniforme do aço matriz. Portanto, para minimizar esse problema, foi implementado um sistema de aquecimento das matrizes de forja antes de iniciar a troca de ferramentas. O resultado obtido após implementação desse sistema foi imediato. Ele reduziu drasticamente o indicador que mede o tempo de setup da prensa. Conforme dito anteriormente, o tempo consumido com essa tarefa era muito alto, trinta e sete minutos, o qual foi eliminado. Outro fator importante de ressaltar é que o aquecimento, utilizando a resistência, proporciona uma propagação do calor uniforme no aço da ferramenta, evitando o desgaste precoce do aço matriz e até rupturas desse aço. O seu funcionamento é simples e prático: primeiramente, o operador insere a resistência dentro do aço matriz na base inferior da ferramenta de forjar; em seguida, o sistema é ligado e a temperatura é regulada em aproximadamente 220ºC. Por fim, é inserido um sensor em furo de seis milímetros dentro do bloco da base inferior da matriz, o qual será responsável para informar quando a temperatura chegou ao limite programado no sistema. Geralmente, o processo de aquecimento demora em média 120 minutos. Essa melhoria pode ser visualizada na Figura 5. Esse sistema foi adaptado na mesma área onde as ferramentas são limpas e revisadas. Figura 5 Sistema de aquecimento das matrizes de forja. Diante da dificuldade que os operadores tinham em centralizar a matriz na base inferior da prensa, foi proposta a sexta melhoria nesse processo. Adaptou-se um sistema autocentrante, que proporcionou um posicionamento da matriz na base da prensa para, posteriormente, 10

11 inserir os parafusos de fixação nas ranhuras da matriz de forjamento e base da máquina, facilitando a inserção do extrator na base inferior da ferramenta. Primeiramente, foi medida a base de todas as ferramentas utilizadas na prensa, onde se concluiu que não havia padronização de comprimento e largura. O segundo passo foi selecionar a maior matriz utilizada nessa máquina, para, então, desenvolver algo que atendesse à sua geometria de largura e comprimento. Em seguida, todas as ferramentas foram padronizadas pelas dimensões de largura e comprimento da maior matriz de forjamento. Para padronização do restante das matrizes, foram utilizados calços, que, posteriormente, foram soldados nas laterais das matrizes. 4.5 Fase V Verificação dos resultados alcançados Os resultados obtidos com a implantação da metodologia proposta de TRF de redução no tempo de setup e padronização das atividades realizadas durante a troca de ferramentas estão apresentados na Figura 6. Figura 6 Tempo de setup após implementação das melhorias na prensa Observa-se, que o tempo de setup da prensa, entre os meses de janeiro a julho, oscilou entre 78 a 115 minutos. Porém, após o mês de agosto, os tempos entraram em redução constante. Isso devido às melhorias que começaram a ser implementadas nesse recurso produtivo. Percebe-se, ao analisar o tempo de setup do mês de novembro, quando foi finalizada a implementação de todas as melhorias sugeridas neste trabalho, que o tempo gasto com a troca de ferramentas reduziu mais de 50% comparado com a média dos primeiros sete meses do ano de 2009, atingindo um tempo médio de 41,3 minutos. Cabe salientar que esse tempo tende a ser reduzido, à medida que os operadores irão especializando-se com o sistema atual da troca de ferramentas, pois já se observou uma troca de ferramentas em 39 minutos. 4.6 Fase VI Padronização dos procedimentos Conforme descrito anteriormente, os resultados obtidos após implantação das melhorias são satisfatórios. Por esse motivo, há necessidade da padronização das atividades realizadas na 11

12 troca de ferramentas da prensa onde o trabalho foi realizado. Isso se torna necessário para que todos os turnos de trabalho ou outros funcionários da empresa que possam futuramente vir a trabalhar nessa célula de trabalho, executem o setup da mesma forma, ou seja, as atividades serão realizadas de acordo com a instrução de setup e com o roteiro simplificado que foram desenvolvidos com o objetivo de formalizar e padronizar todas as atividades necessárias ao setup desse recurso produtivo. A instrução de setup e o roteiro simplificado foram apresentados em forma de documentos. Nesses, estão descritos, passo a passo, todas as operações que devem ser executadas antes, durante e após a troca de ferramentas. Além disso, as atividades realizadas no setup estão separadas em atividades internas, atividades externas e há, também, uma definição de atividade para cada operador, ou melhor, as atividades foram separadas para serem realizadas por três operadores diferentes, o que facilitará e direcionará a execução das operações com mais agilidade e rapidez. Cabe salientar que a instrução de setup da prensa ficará disponível para consulta na bancada de trabalho localizada ao lado desse recurso produtivo, e o roteiro simplificado será fixado na máquina. Esse material auxiliará os operadores na realização da troca de ferramentas. 4.7 Fase VII Sistematização dos procedimentos propostos Sistematizar os padrões de realização do setup conforme o Sistema de Gestão da Qualidade torna-se necessário para cumprir a norma ISO TS 16949, a qual a empresa possui a certificação. Essa norma é um pré-requisito para fornecer peças e componentes para as montadoras de caminhões, que são, atualmente, os principais clientes da organização em questão. Nesse momento, foi realizado um treinamento com todos os operadores no novo método de setup. Esse treinamento foi registrado e disponibilizado ao setor de recursos humanos da empresa para ser arquivado junto ao banco de dados de cada funcionário que recebeu o treinamento. A instrução de setup e o roteiro simplificado foram validados e sistematizados no Sistema Integrado de Gestão da empresa participante desse trabalho. Essas documentações foram validadas pelos operadores, técnicos de manufatura, coordenador de produção e pela engenharia de processos, que, após aprovação, foram sistematizadas. 5. Considerações Finais Percebe-se a importância que as melhorias representam dentro do contexto produtivo das organizações, principalmente quando essas melhorias ajudam na flexibilização e no aumento da capacidade produtiva dos equipamentos essenciais das empresas. Essa visão serviu de alicerce para realização desse trabalho, em uma prensa vertical utilizada na célula de forjamento de ponteiras de eixo da empresa estudada. Nesse processo, foram avaliadas as perdas inerentes à troca de ferramentas, propostas as melhorias necessárias através da aplicação dos conceitos de Troca Rápida de Ferramentas com base na literatura especializada. Sabendo que o objetivo desse trabalho foi aplicar as técnicas de Troca Rápida de Ferramentas em uma célula de forjamento de ponteiras de eixo, pode-se dizer que o objetivo foi atingido com êxito. Antes da aplicação das melhorias propostas, todas as operações realizadas durante a troca de ferramentas eram atividades internas, ou seja, não era realizada nenhuma atividade antes da máquina parar de trabalhar. Após a aplicação das melhorias, conseguiu-se transferir algumas atividades para serem executadas externamente e algumas foram até eliminadas. 12

13 A aplicação das técnicas de TRF gerou melhorias quantitativas e qualitativas. Reduziu-se o tempo destinado a trocar as ferramentas drasticamente, pois o tempo antes das melhorias era de noventa minutos aproximadamente. Depois de implementadas as melhorias, esse tempo foi reduzido em 54,4%, atingindo quarenta e um minutos. Outro elemento interessante do trabalho foi a padronização e a separação das atividades a serem realizadas antes, durante e após o setup. Isso é importante porque modela a um procedimento padrão a ser seguido pelos operadores durante a realização das operações da troca de ferramentas, anteriormente realizada sem nenhum controle e o mínimo de organização. Analisando os resultados obtidos após implantação da metodologia proposta, percebe-se que o trabalho permitiu uma redução mensal no custo da operação de troca de ferramentas na prensa na ordem de R$1.376,80, que, após três meses, paga-se os investimentos realizados nas melhorias implementadas de R$ 3.475,14. Sabe-se que a melhoria contínua é um processo infinito, e que o objetivo da TRF é chegar a um tempo SMED inferior a dez minutos, tempo menor que dois dígitos. Por isso, esse trabalho ajudou a minimizar as perdas na troca de ferramentas do recurso produtivo em estudo. Isso não significa que o tempo não possa ser reduzido ainda mais ou que não há melhorias a serem realizadas. Finalmente, ressalta-se que o trabalho atingiu os objetivos propostos inicialmente. A prova do êxito desse trabalho é que a metodologia proposta no recurso produtivo em estudo também poderá ser estendida para mais equipamentos similares utilizados na empresa. Referências ANTUNES JR., J. A. V.; KLIPPEL, M.; LEIS, R. P. Princípios Básicos da construção de Sistemas de Produção com Estoque Zero / Sistema Toyota de Produção Uma Abordagem Analítica. In: XXIII Encontro Nacional de Engenharia de Produção, out Ouro Preto, MG. BLACK, J. T. O Projeto da Fábrica com Futuro. Porto Alegre: Artes Médicas, p. CRESWELL, J. W. Projeto de pesquisa: métodos qualitativo, quantitativo e misto. 2ª ed. Porto Alegre: Artmed, DAVIS, M. M.; AQUILANO, N. J.; CHASE, R. B. Fundamentos da Administração da Produção. 3ª Ed. Porto Alegre: Bookman, GOLDRATT, Eliyahu M. A Meta Um processo de Aprimoramento Contínuo. São Paulo: Educator, HARMON, Roy L.; PETERSON, Leroy D. Reinventando a Fábrica: conceitos modernos de produtividade aplicados na prática. Rio de Janeiro: Campus,1991. LIMA, Diego R. S. Desenvolvimento de Tecnologia de Forjamento de Aço AISI 8640 Destinado a Produção de Brocas de Perfuração, Porto Alegre-RS, UFRGS, 2007 McINTOSH, R. The Impact of Innovative Design on Fast Tool Change Methodologies. Bath, 1998 (Tese de Doutorado, Universidade de Bath, Inglaterra, 1998). MOURA, Reinaldo A.; BANZATO, Eduardo. Redução do Tempo de Setup: Troca Rápida de Ferramentas e Ajustes de Máquinas. São Paulo: IMAM, p. OHNO, Taiichi. Sistema Toyota de Produção: Além da Produção em Larga Escala. Porto Alegre-RS, Bookman, p. SEIDEL, André. No sentido da implementação de um programa de Troca Rápida de Ferramentas (TRF): um estudo de caso de uma empresa fornecedora de componentes para montadoras da indústria automobilística nacional. São Leopoldo-RS: Departamento de Ciências Econômicas, UNISINOS, 2003, 203p. Dissertação (Mestrado). 13

14 SHINGO, Shigeo. O Sistema Toyota de Produção do Ponto de Vista da Engenharia de Produção. 2ª edição. Porto Alegre: Artes Médicas, p. SHINGO, Shigeo. Sistemas de Troca Rápida de Ferramenta: Uma Revolução nos Sistemas Produtivos. Porto Alegre: Bookman, p. SLACK, Nigel. Administração da Produção. 2ª edição. São Paulo: Atlas, p. YIN, R. Case Study Research Desing and Methods. Second Edition. Sage Publications: Califórnia,