INTEGRAÇÃO ENTRE O MAPEAMENTO DE PROCESSOS E A SIMULAÇÃO DE EVENTOS DISCRETOS: O CASO DE UMA MONTADORA DE PNEUS

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2 1. Introdução O Kane et al. (2000) advogam que os métodos tradicionais de planejamento e os modelos matemáticos/analíticos não são apropriados nos casos em que se deseja uma análise mais detalhada de sistemas de manufatura complexos. Assim, Chwif & Medina (2006) defendem a idéia de que quanto mais complexo, dinâmico e aleatório for um sistema, então, maior será a aplicabilidade da Simulação. Segundo Harrel et al. (2002), simulação é um processo de experimentação com um modelo detalhado de um sistema real para determinar como o sistema responderá às mudanças em sua estrutura, ambientes ou condições de contorno. Aliada à Simulação, a compreensão do processo também é muito importante, pois, conforme Pinho et al. (2006), a visão do processo permite um melhor entendimento do desencadeamento das atividades do processo, oferecendo uma compreensão mais clara das tarefas executadas no negócio. Para essa análise, Hunt (1996) recomenda a técnica de Mapeamento de Processos. Cheung & Bal (1998) definem Mapeamento de Processos como a técnica de se colocar em um gráfico o processo de um setor, departamento ou organização, para orientação em suas fases de avaliação, desenho e desenvolvimento. Assim, utilizando a integração do Mapeamento de Processos com a Simulação de Eventos Discretos metodologia defendida por Kumar & Phrommathed (2006) esse artigo tem como objetivo analisar e propor melhorias na utilização de recursos nas operações de uma linha de montagem de pneus de uma montadora de veículos pesados (caminhões). 2. Conceitos, classificação e aplicações da Simulação Leal et al. (2003) advogam que a Simulação é o ato de imitar um procedimento real em menor tempo e com menor custo, permitindo um melhor estudo do que vai acontecer e de como solucionar problemas que gerariam grandes gastos. Harrel et al. (2002) defendem que a Simulação é uma ferramenta poderosa no desenvolvimento de sistemas mais eficientes. Quanto aos seus tipos, Chwif & Medina (2006) segmentam a Simulação em dois grandes blocos: a Simulação Não Computacional e a Simulação Computacional. Segundo Andrade (2004), a Simulação Computacional pode ainda ser classificada em três categorias básicas: Simulação de Monte Carlo, Simulação Contínua e Simulação de Eventos Discretos. Nesta última, que é o foco do presente trabalho, o relógio de controle da simulação sempre avança para um instante em que um evento acontece. Segundo Hlupic & Paul (1996), pode-se enumerar muitas razões para justificar o uso da Simulação. Entre elas destacam-se: - Impossibilidade ou onerosidade de se observar diretamente certos processos no mundo real; - O sistema observado pode ser tão complexo que se torne impossível descrevê-lo em termos de um conjunto de equações matemáticas de solução analítica viável; - Mesmo sendo possível desenvolver um modelo matemático do sistema em foco, a sua solução pode ser muito trabalhosa e pouco flexível. Por sua vez, O Kane et al. (2000) afirmam que muitos autores têm investigado os méritos do uso da Simulação para, entre outras aplicações: 2

3 - Auxiliar no planejamento de layouts; - Planejar fábricas; - Ajudar nas decisões sobre a capacidade necessária na planta; - Definir o tamanho dos estoques intermediários; - Analisar os efeitos no tempo de passagem com as mudanças na planta; - Guiar o desenvolvimento de processos; - Avaliar o impacto das estratégias de manufatura. Andrade (2004), defende as fases da realização de uma simulação conforme a Figura 1, a seguir: Formulação do problema e coleta de dados Identificação das variáveis e das condições do sistema Construção do modelo Validação do modelo com dados históricos SIM Modelo Aprovado? Elaboração de programa ou planilha de computador NÃO Realização dos experimentos de simulação Análise estatística dos resultados Figura 1: Fases da realização de uma simulação Fonte: Andrade, Mapeamento de Processos: sua definição e tipologia principal Segundo Mello e Salgado (2005), para se gerenciar um processo é necessário, primeiramente, visualizá-lo. Assim, o mapeamento é realizado para representar as diversas tarefas necessárias e a seqüência que elas ocorrem para a realização e entrega de um produto ou serviço. Dessa forma, segundo Tseng et al. (1999), o Mapeamento de Processos deve ser apresentado sob a forma de uma linguagem gráfica que permita: expor os detalhes do processo de modo gradual e controlado; descrever o processo com precisão; focar a atenção nas interfaces do mapa do processo; e fornecer uma análise de processos consistente com o vocabulário do projeto. Uma vez que os processos tenham sido entendidos no mapa de processos, pode-se partir para mudanças na forma como a organização os gerencia (VILLELA, 2000). Quanto às técnicas de mapeamento, a literatura sobre o assunto apresenta inúmeros tipos com diferentes enfoques. Assim, torna-se imprescindível filtrar a técnica adequada para cada 3

4 situação onde se necessita empregar o mapeamento de processos. Conforme Leal et al. (2003), as principais técnicas de mapeamento de processos são: Fluxograma, Mapofluxograma, Integrated Computer Aided Manufacturing Definition (IDEF), Unified Modeling Language (UML), Service Blueprint e Mapa do serviço. 4. Metodologia de pesquisa A metodologia de pesquisa aqui adotada caracteriza-se pela utilização de uma pesquisa bibliográfica, de um estudo de caso em uma linha de montagem de pneus e do uso da Simulação de Eventos Discretos. Para sua melhor compreensão, nesse tópico ela é segmentada em quatro passos, conforme descrição a seguir Passo 1 Coleta de dados e análise do processo produtivo Este estudo precisou de dados operacionais atuais para simulação e verificação. Assim as informações sobre quantidade demandada e produzida de cada tipo de pneu (com e sem câmara); o número de funcionários e em quais linhas trabalhavam; os horários de trabalho, as paradas para almoço e café; o tempo de execução de cada tarefa; a distância percorrida em cada tarefa e outros dados foram obtidos através de entrevistas junto ao departamento de produção da empresa alvo do estudo de caso. Além disso, efetuou-se um acompanhamento do processo produtivo por dois dias, com a finalidade de entender como cada processo funcionava, e como os recursos eram utilizados Passo 2 Mapeamento de processo O mapeamento de processo das atividades básicas da empresa foi efetuado com auxílio do Microsoft Visio Sua finalidade foi identificar todos os passos de atividades da montagem de pneus. Quanto às técnicas de mapeamento de processo, utilizou-se do fluxograma para essa atividade, devido a sua simplicidade e praticidade em representar os diversos passos ou eventos que ocorrem durante a execução de um processo, identificando etapas de ação (realização de uma atividade). Essa atividade foi possível graças à observação de funcionamento dos processos Passo 3 Modelagem e simulação do processo Depois de o processo estar mapeado, foi construído um modelo que representava o funcionamento real das duas linhas de montagens. Neste caso, o propósito do modelo foi estudar o desempenho atual e real da empresa. A linha de montagem de pneus com câmara possuía dois funcionários. Essa linha era responsável por apenas 15% de toda a produção da empresa. Já a linha de montagem de pneus sem câmara possuía seis funcionários e era responsável por 85% de toda produção. Como se constatou ociosidade dos trabalhadores na linha de montagem de pneus com câmara, um segundo modelo foi criado, a partir do modelo anterior (modelo que representava o funcionamento real das duas linhas de montagens) para simular possíveis alterações no processo produtivo de forma a minimizar custos com recursos. 5. Informações sobre a empresa alvo do estudo de caso A empresa em questão é responsável pelo fornecimento do conjunto roda/pneu aos caminhões e ônibus de uma montadora de veículos pesados. Possui uma equipe de dezesseis funcionários, sendo doze operários, dois supervisores, um gerente e uma secretária. Trabalha em dois turnos de produção, sendo que o primeiro inicia-se às 06:30h e termina às 16:18h e o segundo inicia-se às 16:18h e termina às 01:35h. Ambos os turnos possuem uma hora de 4

5 almoço ou jantar e trinta minutos de descanso. Para se ter uma noção de sua produção, a empresa montou conjuntos de pneu/roda (com e sem câmara), durante o segundo trimestre de A Figura 2 representa o mapofluxograma das duas linhas de montagens de pneus e auxilia o entendimento do tópico descritivo das operações. Figura 2: Mapofluxograma das duas linhas de montagens de pneus 6. Descrição das operações da empresa Com a finalidade de permitir uma melhor compreensão de como funcionava a empresa e quais as atribuições de cada funcionário, esse tópico aborda uma descrição das operações de um turno de trabalho, segmentado em duas linhas de montagem, sendo uma sem câmara e a outra com câmara Linha com Câmara Posto 1 O funcionário A transporta os pneus da borda de linha de pneus para a esteira de pneus com câmara; Posto 2 O mesmo funcionário A do Posto 1 transporta as rodas da borda de linha de rodas para a mesma esteira, de acordo com os pneus colocados no posto anterior; Posto 3 O funcionário A monta o conjunto pneu roda; Posto 4 O funcionário B efetua a montagem da peça anel utilizando um equipamento auxiliar (máquina cravadora de anel); 5

6 Após os 4 processos o conjunto passa em uma linha infladora para enchimento, onde o funcionário "B", do posto 4, é o responsável; Posto 5 O balanceamento dos pneus é feito pelo funcionário B finalizando o processo de montagem; Posto 6 Após término das tarefas no posto 5 o conjunto é enviado ao posto seguinte como peça produzida, aguardando sequenciamento para a linha; Posto 7 Uma empresa de logística, em posse dos conjuntos montados, disponibiliza-os nos dispositivos para abastecimento seqüenciado na linha de produção Linha Sem Câmara: Posto 1 O funcionário C transporta as rodas da borda de linha de rodas para a esteira de pneus sem câmara, colocando válvula nas mesmas; Posto 2 O funcionário "D" transporta os pneus da borda de linha de pneus para a mesma esteira, passando substância lubrificante nos mesmos a fim de facilitar a montagem do conjunto; Posto 3 - O funcionário E monta o conjunto pneu/roda; Posto 4 O mesmo funcionário "E" é responsável pelo posto 4 - infladora para enchimento; Posto 5 O conjunto passa pelo funcionário F que, com o auxílio do equipamento balanceador, efetua o balanceamento do conjunto; Posto 6 Após término das tarefas no posto 5 o conjunto é enviado ao posto seguinte como peça produzida, aguardando sequenciamento para a linha; Posto 7 Uma empresa de logística, em posse dos conjuntos montados, disponibiliza-os nos dispositivos para abastecimento seqüenciado na linha de produção. 7. Mapeamento do processo produtivo Nesse tópico encontra-se um mapeamento simples das atividades básicas realizadas em ambas as linhas de montagens de pneus, e tem por finalidade complementar as informações disponibilizadas anteriormente sobre a empresa, seus dados históricos produtivos e suas operações. Esse mapeamento é representado pelo fluxograma da Figura 3. 6

7 8. Resultados da pesquisa Figura 3: Fluxograma das atividades básicas em linhas de montagens de pneus Foi elaborado um modelo para simular as condições reais da produção das duas linhas de montagens de pneus. Essas linhas possuíam seis operários, onde quatro trabalhavam na linha de montagem de pneus sem câmara e os outros dois trabalhavam na linha de montagem de pneu com câmara. A Figura 4 representa o modelo em questão, que foi validado, segundo orientação de Sargent (2004), por animação, validade de eventos, validade preditiva e validação face-a-face. 7

8 Figura 4: Modelo referente às condições reais de produção da empresa pesquisada no PROMODEL Em um dia de trabalho, em um único turno, com dois intervalos de quinze minutos para lanches e um intervalo de uma hora para almoço, efetuou-se a simulação do modelo representado pela Figura 4, onde os resultados foram: a) A montagem total de pneus sem câmara foi de 428 unidades e de pneus com câmara foi de 215 unidades. Nesse momento constatou-se que não havendo ociosidade por conta dos recursos (operadores), o sistema tinha uma capacidade de montagem diária de 856 pneus sem câmara (10,31% superior à produção média diária atual de 776 unidades) e 430 pneus com câmara (121,65% superior à produção média diária atual de 194 unidades). b) O estoque em processo de pneus sem câmara atingiu o valor máximo de 41 unidades, tendo como valor médio o número de 35 unidades ao longo de todo turno de trabalho. Já a linha de montagem de pneus com câmara não teve problemas de estoque em processamento, uma vez que o valor máximo atingido durante todo o período de simulação foi de 3 unidades. A Figura 5 demonstra o estoque em processamento da linha de pneus sem câmara, onde se observa que já na segunda hora de trabalho o sistema de pneus sem câmara ultrapassava as 30 unidades de estoque em processamento. 8

9 Figura 5: Estoque em processamento da linha de montagem de pneus sem câmara no PROMODEL c) A máquina balanceadora de pneus sem câmara é a que possuía o maior tempo de operação, sendo também o gargalo do sistema, o que, conseqüentemente, provocou o bloqueio de quase 75% do tempo do virador de pneus, um pouco mais de 50% do tempo do inflador e aproximadamente 30% do tempo da máquina montadora de pneus. Constatou-se, também, que na linha de montagem de pneus com câmara não havia bloqueios de equipamentos. Esses valores podem ser visualizados na Figura 6. Figura 6: Análise das capacidades de operação dos equipamentos no PROMODEL 9. Recomendações e sugestões Através dos resultados obtidos na simulação, recomendou-se que os funcionários C e D, que sequenciam as rodas e pneus na linha de montagem de pneus sem câmara, passassem a ser co-responsáveis pela linha de pneus com câmara, permitindo redirecionar um dos funcionários A ou B dessa linha de montagem para outras atividades. A idéia é que durante o tempo que a linha de montagem de pneus com câmara estiver com estoque em processamento de 30 unidades, por exemplo, esses funcionários possam se dirigir 9

10 para a linha de montagem de pneus com câmara para a montagem daquele produto. Assim, enquanto a linha de montagem de pneus sem câmara fica alimentada pelo estoque em processamento, esses funcionários estariam ajudando na montagem de pneus com câmara. Com essa ação, a linha de montagem de pneus com câmara teria, nessas circunstancias, a capacidade diária de montagem aumentada em 74 pneus (simulado no modelo), ou seja, 38,14%, permitindo a economia de um funcionário. Além disso, essa linha já possuía uma capacidade de produção de mais de 120% da necessidade diária (com os dois operários), permitindo, assim, a adoção dessa ação. 10. Conclusões A Simulação de Eventos Discretos é uma excelente opção para aqueles que desejam implementar mudanças em seus processos produtivos, porém, antes, se certificando de que as mudanças sugeridas trarão benefícios à organização. Um modo de fazer essa certificação é através da construção de modelos que representam a realidade do processo produtivo da organização, ou seja, seu mundo real. Nesse modelo, diversos cenários são testados e tem-se a obtenção de respostas para perguntas do tipo: o que aconteceria com isso se aquilo fosse feito? Foi isso que foi realizado na presente pesquisa. Os resultados da simulação mostraram que o novo processo sugerido (aproveitamento da mão-de-obra da linha de montagem de pneus sem câmara) oferece melhores resultados em termos de produtividade, economia de custos e mais eficiência que o processo original. Porém, por uma estimativa superficial, sugerem-se novos estudos com a criação de modelos que levem em consideração mudanças no layout das instalações, por exemplo. Referências ANDRADE, E. L. Introdução à Pesquisa Operacional: Métodos e Modelos para Análise de Decisões. Rio de Janeiro: LTC, CHEUNG, Y. & BAL, J. Process analysis techniques and tools for business improvements. Business Process Management Journal, v. 4, nº 4, p , CHWIF, L. & MEDINA, A.C. Modelagem e Simulação de Eventos Discretos: Teoria e Aplicações. São Paulo: Ed. dos Autores, HARREL, C. H.; MOTT, J.R.A.; BATEMAN, R. E.; BOWDEN, R. G. & GOGG, T. J. Simulação: Otimizando os sistemas. São Paulo: Iman, HLUPIC, V. & PAUL, R.J. Methodological approach to manufacturing simulation software selection. Computer Integrated Manufacturing Systems, v. 9 n 1, pp , HUNT, V. D. Process Mapping: How to Reengineer your Business Process. John Wiley & Sons, New York, KUMAR, S. & PHROMMATHED, P. Improving a Manufacturing Process by Mapping and Simulation of Critical Operations. Journal of Manufacturing Technology Management, v. 17 n 1, pp , LEAL, F.; PINHO, A.F. & CORRÊA, K.E.S. Análise comparativa de técnicas de mapeamento de processo aplicadas a uma célula de manufatura. In: Anais do X Simpep, Bauru, MELLO, C.H.P. & SALGADO, E.G. Mapeamento dos processos em serviços: estudo de caso em duas pequenas empresas da área de saúde. In: XXV Enegep, Porto Alegre, O KANE, J.F.; SPENCELEY, J.R. & TAYLOR, R. Simulation as an essential tool for advanced manufacturing technology problems. Journal of Materials Processing Technology, v. 107, pp , SARGENT, R. G. Validation and verification of simulation models. Proceedings of 2004 Winter Simulation Conference,

11 TSENG, M. M.; QINHAI, M. & SU, C. J. Mapping Customers Service Experience for Operations Improvement. Business Process Management Journal, v. 5, nº 1, pp.50-64, VILLELA, C. S. Mapeamento de Processos como Ferramenta de Reestruturação e Aprendizado Organizacional. Dissertação (Mestrado em Eng. Produção) Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC,