Flexibilidade em sistemas de manufatura: um estudo exploratório

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1 Flexibilidade em sistemas de manufatura: um estudo exploratório André Gustavo Carvalho Machado (UNICAP; UFPE) Resumo Este artigo faz parte de um trabalho de pesquisa realizado junto a cinco empresas manufatureiras localizadas nos Estados de Pernambuco e da Paraíba, no intuito de identificar os tipos de flexibilidade que são priorizados no sistema produtivo e seus relacionamentos tanto com as incertezas ambientais, quanto com a necessidade do sistema de manufatura de prover variabilidade de saída. Os resultados mostraram que a importância de cada tipo de flexibilidade depende das necessidades estratégicas e operacionais de cada sistema de manufatura avaliado, variando de uma empresa para outra. Além disto, também foi constatado que não havia uma forte aderência entre os tipos de flexibilidades priorizados e os fatores relacionados às ocorrências não planejadas. Palavras-chave: Flexibilidade, Desempenho, Ocorrências não planejadas. 1. Introdução As duas últimas décadas do século passado foram marcadas pela aceleração das mudanças tecnológicas, desenvolvimento de novos materiais, consolidação dos sistemas de gestão da qualidade (marcados também pela popularização das normas da família ISO 9000), personalização dos produtos e serviços oferecidos, redução do ciclo de vida dos produtos e crescente conscientização para preservação do meio ambiente. Em decorrência dessas transformações, os sistemas de manufatura se tornaram mais complexos e sua sobrevivência depende não apenas de buscar a eficiência nos custos e a liderança na qualidade, mas também em atingir o desempenho satisfatório em critérios como confiabilidade dos prazos de entrega, velocidade de fabricação, inovação e flexibilidade. Num ambiente onde as mudanças acontecem lentamente, há tempo para que as organizações façam com que seus processos evoluam e se adaptem às oportunidades apresentadas pelo ambiente competitivo. Porém, ao tempo em que as mudanças se tornam velozes, as organizações necessitam gerenciar ativamente esses processos evolutivos e adaptativos para garantir uma combinação eficiente entre a organização e o ambiente. Assim, a flexibilidade vem assumindo uma posição de destaque no gerenciamento da manufatura. A flexibilidade da manufatura pode ser usada como uma estratégia tanto ofensiva, quanto defensiva. Ofensivamente, ela pode se antecipar aos distúrbios internos e externos à empresa e utilizar suas características intrínsecas para promover mudanças, de forma próativa. Defensivamente, ela pode ser usada para reagir às mudanças, contornando problemas e se adequando às novas exigências do mercado, de forma reativa. Nesse sentido, adotar uma estratégia ofensiva não só pode permitir decidir como se deseja competir no mercado, mas também pode ditar como as outras empresas deverão se adequar para a competição. Por outro lado, agir de forma defensiva limita a empresa a apenas responder a estímulos do ambiente. O objetivo deste artigo é identificar os tipos de flexibilidade que são priorizados no sistema produtivo e seus relacionamentos tanto com as incertezas ambientais, quanto com a necessidade do sistema de manufatura de prover variabilidade de saída. Além disso, de forma tangencial, também se avaliou a existência de medidas padrões de flexibilidade adotadas e monitoradas pelas empresas. Nesse sentido, inicialmente são realizadas algumas considerações a respeito do conceito de flexibilidade e dos tipos de flexibilidade mais comumente encontrados na literatura, que são mais consensuais e que sintetizam as

2 necessidades que têm os sistemas produtivos em relação à flexibilidade. Num outro momento, são apresentados os procedimentos metodológicos utilizados para a consecução da pesquisa. Logo após, apresenta-se a análise dos resultados obtidos no estudo empreendido e, finalmente, as respectivas conclusões. 2. Flexibilidade em sistemas de manufatura O termo flexibilidade em sistemas de manufatura pode ser entendido como a capacidade do sistema para se adaptar ou se antecipar, rapidamente, às mudanças impostas pelo ambiente, de forma econômica e competitiva (ZELENOVIC, 1982; SALERMO, 1991; NAGARUR, 1992). Mediante a desagregação deste conceito, pode-se estabelecer que a necessidade de responder às variações, ou adiantar-se às mudanças implica em mudar variáveis de estado, no menor tempo possível, a um custo mínimo. Observa-se, portanto, o caráter multidimensional da flexibilidade. A manufatura precisa ser flexível porque ela tem de administrar a operação sob condições de variedade e incertezas de longo e de curto prazo. Uma operação flexível é aquela que mantém e melhora seu desempenho, apesar do impacto e das turbulências de um ambiente incerto e de uma variedade sob os quais ela tem de operar (MARAMATSU, ISHII, AKAHASHI, 1985; GUPTA, BUZACOTT, 1989; SLACK, 1993). Neste contexto, a partir do entendimento dos fatores que levam um sistema de manufatura a buscar agregar flexibilidade às suas características funcionais, é possível identificar os tipos de flexibilidade a serem desenvolvidos e o tratamento a ser dado às decisões relacionadas ao planejamento e gerenciamento dos recursos envolvidos para atingir os níveis de desempenho desejados. Este será o assunto da próxima seção. 3. Tipos de flexibilidade Mediante uma análise das considerações a respeito dos diversos tipos de flexibilidade encontrados na literatura (BROWNE, 1984; GERWIN, 1986; AZZONE, BERTELÈ, 1989; SETHI, SETHI, 1990; SLACK, 1993; KOSTE, MALHOTRA, 1999), conclui-se que uma das maiores dificuldades no estudo da flexibilidade dos sistemas produtivos encontra-se na existência de múltiplas taxionomias. Observa-se que muitas definições possuem a mesma denominação, mas desenvolvimentos sob perspectivas particulares para cada autor, dificultando sobremaneira o entendimento das relações qualitativas e quantitativas entre os diversos tipos de flexibilidade e sua associação com o desempenho da manufatura. De modo a contribuir para o melhor entendimento do papel dos diversos tipos de flexibilidade para o alcance dos objetivos da manufatura serão apresentados, a seguir, os tipos que correspondem àqueles mais comumente encontrados na literatura, que são mais consensuais e que sintetizam as necessidades que têm os sistemas produtivos em relação à flexibilidade. Neste sentido, será utilizado como base as tipologias sugeridas por Gerwin (1986) e Koste e Malhotra (1999), através de onze tipos de flexibilidade: máquina, roteiro, volume, novos produtos, modificação do produto, operação, mix, expansão, sequenciamento, movimentação de material e mão de obra. A flexibilidade de máquina corresponde à facilidade de realizar mudanças requeridas para produzir um dado conjunto de tipos de peças em razão dos baixos tempos de setup e custos associados. Permite trabalhar com pequenos lotes, trazendo benefícios, tais como: a redução dos estoques, maior tempo de utilização das máquinas e menor lead time. A flexibilidade de roteiro é a habilidade de mudar a seqüência das visitas às máquinas (mudar as rotas), sem ter que modificar o conjunto de itens que está sendo processado. Contribui para facilitar a programação através da melhoria do balanceamento das cargas das máquinas, por causa do aumento da disponibilidade do maquinário.

3 A flexibilidade de volume é a habilidade de operar o sistema lucrativamente, mesmo diante de mudanças nos volumes de produção. Contribui para o sistema responder à variabilidade dos níveis de saída exigidos pelo mercado, mantendo a operação lucrativa sob diferentes volumes de produção. A flexibilidade de novos produtos é a habilidade de introduzir um novo produto no sistema produtivo de forma rápida e econômica. Contribui para a empresa responder eficientemente às novas exigências do mercado, em termos de novos produtos. A flexibilidade de modificação do produto consiste em realizar rápidas modificações no projeto atual do produto em vigor para satisfazer as necessidades específicas do cliente, sem incorrer em elevadas penalidades de transição ou grandes mudanças nos resultados de desempenho. A flexibilidade de operação é a habilidade de mudar a ordem das operações no processamento de um tipo de item, sem afetar o desempenho do sistema produtivo. Concorre para aumentar a facilidade da programação das peças a serem processadas e aumentar a disponibilidade das máquinas. A flexibilidade de mix é a habilidade de fabricar produtos diferentes (em lotes), simultânea ou periodicamente, a fim de absorver rapidamente e economicamente mudanças no mix de produtos exigidos pelo mercado. A flexibilidade de expansão é a capacidade do sistema de ser expandido de maneira fácil e modular. Pode ajudar a reduzir o tempo e os custos para introduzir novos produtos, variar os produtos existentes e adicionar mais capacidade. A flexibilidade de sequenciamento corresponde à habilidade de alterar a sequência das ordens de fabricação dos produtos de forma rápida e com baixos custos. A flexibilidade de movimentação de material representa possuir um sistema de movimentação/transporte de materiais capaz de mover diferentes tipos de peças através do sistema de produção, utilizando-se de diferentes rotas. A flexibilidade de mão de obra corresponde ao número e heterogeneidade de tarefas que um trabalhador pode executar sem incorrer em elevadas penalidades de transição ou grandes mudanças nos resultados de desempenho. Além disso, pode ser também entendida como a capacidade de hora extra, isto é, a disponibilidade do trabalhador para continuar executando suas funções além da jornada diária inicialmente estipulada pelas partes envolvidas. Diante dessas considerações, surge, então, a necessidade de pensar estrategicamente no âmbito das decisões relativas ao sistema produtivo de uma empresa, como uma orientação para aumentar sua eficiência estratégica, ou seja, deve-se conformar a evolução do sistema produtivo de forma que ele sustente cada vez mais efetivamente o posicionamento competitivo da empresa. 4. Procedimentos metodológicos A pesquisa teve, inicialmente, um caráter descritivo, à medida que foi investigado o estado atual do conhecimento existente em torno da temática em enfoque. Naquele momento, os dados sobre os fatores condicionantes foram observados, registrados e classificados sem, no entanto, apresentar uma analisar crítica dos mesmos. Posteriormente, baseando-se nos pressupostos teóricos escolhidos, foi utilizada uma abordagem explicativa, de modo que foram identificados os fatores determinantes dos fenômenos estudados, as relações entre as variáveis e a natureza dessas relações, de modo a serem produzidos insumos para o delineamento das observações desejadas. A estratégia de pesquisa adotada foi do tipo sintética de estudos de casos múltiplos (CONTANDRIOPOULOS et al, 1999). Nesse sentido, o número de casos estudados, determinados por restrições de recursos de pesquisa, foi de cinco empresas manufatureiras

4 localizadas nos Estados de Pernambuco e da Paraíba. A amostra utilizada não foi aleatória. Ao contrário, o critério empregado na seleção das empresas foi baseado na contribuição potencial de cada uma para o processo de análise das variáveis em estudo, quais sejam: tipos de flexibilidade, ocorrências não planejadas (incertezas e variabilidade de saída) e medidas de flexibilidade. Os sujeitos alvo da pesquisa foram os gerentes de produção das empresas componentes da amostra, uma vez que, a princípio, os mesmos detêm a mais completa informação sobre o tema objeto da investigação. Para a coleta de dados primários, foi realizada uma pesquisa de campo exploratória no parque fabril das empresas que contemplaram as características necessárias para a consecução do experimento. Nesse caso, foram utilizadas as técnicas de coleta de dados de observação direta extensiva (através da submissão de questionários) e intensiva (através de uma entrevista não estruturada focalizada). O questionário elaborado foi dividido em três seções. A primeira teve como objetivo coletar dados que permitissem uma melhor compreensão sobre as características específicas das instalações produtivas da empresa, o volume e mix de produtos fabricados, o desenvolvimento do mercado para a sua principal linha de produtos, entre outros. A segunda seção buscou avaliar o grau de importância de cada tipo de flexibilidade da manufatura (máquina, roteiro, volume, mix, novos produtos, modificação de produtos, operação, expansão, sequenciamento, movimentação de material e mão de obra) e os respectivos resultados alcançados nos esforços de implementação. Por fim, a última seção pretendeu identificar a freqüência de ocorrência das ocorrências não planejadas e seus impactos sobre o desempenho do sistema de manufatura. Junto com o questionário, foi também enviada uma nota explicando a natureza da pesquisa, sua importância e a necessidade de obter respostas, de modo a despertar o interesse do recebedor para que ele preencha e devolva o questionário dentro de um prazo razoável. Os meios para envio e recebimento dos questionários utilizados foram os seguintes: via fax, e- mail ou em mãos, isto é, o pesquisador se comprometeu a entregar e recolher os questionários nos períodos de tempo solicitados pelo representante da empresa. No intuito de suprir aspectos não contemplados, ou não devidamente explicados no questionário elaborado, foi também realizada uma entrevista, a qual seguiu um roteiro de tópicos relativos ao objetivo em enfoque, tendo o pesquisador, ainda, a liberdade de sondar razões e motivos que sustentassem determinadas decisões por parte da área de manufatura da empresa. Nesta oportunidade, foi permitido também verificar se medidas de desempenho de flexibilidade tinham sido conscientemente estabelecidas e monitoradas. Uma vez que os dados coletados foram tanto qualitativos, quanto quantitativos, os mesmos foram classificados e codificados de modo a gerar subsídios para a análise e interpretação claras e consistentes sobre o problema objeto de estudo. 5. Apresentação dos casos A fim de manter o sigilo dos nomes das empresas pesquisadas, as mesmas foram codificadas pelas letras A, B, C, D e E. Assim, a seguir são realizadas breves considerações sobre as suas características. Empresa A: localizada na região metropolitana de Recife, atua na área mecânica, fabricando peças para a indústria automobilística. Empresa B: localizada na região metropolitana de Recife, atua no segmento calçadista. Empresa C: localizada no distrito industrial de João Pessoa, atua na área têxtil, fabricando e tingindo malhas.

5 Empresa D: localizada na região metropolitana de João Pessoa, atua na área têxtil, fabricando fios e malhas cruas Empresa E: localizada na cidade de Recife, atua na área de higiene e limpeza. 6. Resultados A partir da análise dos dados coletados, pôde-se classificar os tipos de flexibilidade em níveis de prioridade deferentes. Cada nível, por sua vez, apresenta um bloco de flexibilidades elencadas como possuindo o mesmo grau de importância na percepção dos gerentes de produção participantes do estudo. A seguir são listados, em ordem decrescente de importância, os tipos de flexibilidade priorizados pelas empresas analisadas. Nível I - flexibilidade de mão de obra - flexibilidade de roteiro - flexibilidade de volume Nível II - flexibilidade de expansão - flexibilidade de máquina - flexibilidade de modificação do produto Nível III - flexibilidade de mix - flexibilidade de sequenciamento - flexibilidade de novos produtos Nível IV - flexibilidade de operação Nível V - flexibilidade de movimentação de materiais Sabe-se, contudo, que a flexibilidade atua apenas como um meio para outros fins, isto é, as operações precisam ser flexíveis para que possam melhorar algum outro aspecto dos seus desempenhos. Logo, para melhor compreender os motivos que levaram as empresas a atribuírem graus de importância diferenciados para os tipos de flexibilidade do sistema de manufatura, foi necessário identificar os fatores que se relacionavam com ocorrências (sejam de origem interna ou externa à empresa) que demandaram esforços para restaurar a ordem do sistema de manufatura. Nesse sentido, foram identificados 25 possíveis fatores. Estes, por sua vez, foram analisados sob dois enfoques: 1- de acordo com a freqüência de ocorrência; 2- em relação ao impacto negativo sobre o desempenho do sistema produtivo. Ambos os enfoques, similarmente à metodologia adotada na classificação dos tipos de flexibilidade, foram divididos em níveis decrescentes de freqüência/impacto. A seguir são apresentados, de forma resumida, os principais fatores diagnosticados. 1- Classificação de acordo com a freqüência de ocorrência Nível I - Quebra de máquinas.

6 Nível II - Falhas de qualidade no processo (gerando retrabalho, refugo, etc.). - Tempos elevados entre o desenvolvimento de um novo produto e sua colocação no mercado. Nível III - Nível de estoque de produto em processo elevado. - Mudanças no volume de produtos demandados. - Atrasos na entrega de produtos para os clientes. Nível IV - Tempo médio de setup elevado. - Lead time médio de processamento elevado. - Mudanças no mix de produtos a serem fabricados. Nível V - Má qualidade do material entregue pelos fornecedores. - Desbalanceamento entre carga e capacidade (gargalos). - Nível de estoque de produto acabado elevado. - Mudanças nas datas de entrega de produtos para os clientes. - Exigências de modificações no projeto do produto para atender às necessidades dos clientes (customização). 2- Classificação de acordo com o impacto negativo sobre o desempenho do sistema produtivo Nível I - Falhas no planejamento e programação da produção. Nível II - Falhas de qualidade no processo (gerando retrabalho, refugo, etc). - Mudanças nas datas de entrega de produtos para os clientes. Nível III - Atrasos na entrega de materiais por fornecedores. - Má qualidade do material entregue pelos fornecedores. - Nível de estoque de produto acabado elevado. Nível IV - Quebra de máquinas. - Erros na previsão de demanda. - Lead time médio de processamento elevado. - Atrasos na entrega de produtos para os clientes. Nível V - Tempos elevados entre o desenvolvimento de um novo produto e sua colocação no mercado. Observa-se, pois, que a natureza dos fatores apresentam mobilidade entre os níveis de acordo com o enfoque considerado. Ao se tomar como referência a freqüência de

7 ocorrência, conclui-se que os tipos de flexibilidade que mais contribuiriam para lidar com os efeitos das quebras de máquinas (nível I) seriam as flexibilidades de máquina, roteiro, movimentação de material, sequenciamento, operação e mão de obra. As falhas de qualidade no processo e os elevados tempos compreendidos entre o desenvolvimento de um novo produto e sua colocação no mercado (ambos os fatores classificados como nível II), por sua vez, exigem principalmente habilidades relacionadas às flexibilidades de máquina, roteiro, sequenciamento, movimentação, mão de obra e a flexibilidade de novos produtos. O fato é que máquinas com tecnologias flexíveis permitirão processar diferentes tipos de produtos com reduzidos tempos de setup. Esta característica é essencial para que, no caso de quebras, uma máquina possa substituir uma outra enquanto se realiza, naquela, a manutenção adequada. No entanto, não bastam apenas máquinas flexíveis, mas também a habilidade de alterar a seqüência de visitas às máquinas, o que, por sua vez, precisa que o sistema de movimentação/transporte de materiais seja capaz de mover diferentes tipos de peças através do sistema, utilizando-se de diferentes rotas. Ainda, pode ser necessário alterar a seqüência das operações de processamento de um determinado produto, para aumentar a disponibilidade do maquinário. No limite, pode ser também necessário alterar a seqüência das ordens de fabricação dos itens já programados. Tempos elevados para a colocação do produto no mercado podem ser reduzidos através de esforços para redução dos lead times, utilização de engenharia simultânea, melhor integração entre as áreas de marketing, engenharia (P&D) e produção e eliminação de falhas, por exemplo. Para que haja sucesso na implementação destas ações, faz-se necessário que as organizações empreendam esforços para favorecer o desenvolvimento de uma série de características na sua força de trabalho, tais como: habilidades melhores e múltiplas, habilidade de tomar decisões/resolver problemas, habilidade de trabalhar em equipe, capacidade de comunicação, habilidade de compreender o processo como um todo, habilidade de adaptação a situações novas e habilidade/disposição para o aprendizado contínuo (CORRÊA, 1993). Sob outra perspectiva, ao se tomar como referência o impacto negativo sobre o desempenho do sistema, conclui-se que os tipos de flexibilidade que mais contribuiriam para lidar com os efeitos das falhas no planejamento e programação da produção (nível I) seriam as flexibilidades de máquina, roteiro, movimentação, mix, volume, sequenciamento e mão de obra. As falhas de qualidade no processo e as mudanças nas datas de entrega de produtos para os clientes (nível II) exigem principalmente habilidades relacionadas às flexibilidades de máquina, roteiro, sequenciamento, movimentação, mão de obra. Surge, então, dois novos tipos de flexibilidade a serem priorizados: volume e mix. Ambas contribuem sobremaneira para contornar os erros na previsão da demanda em termos de variações no volume de saída e mix de produtos a serem elaborados. Além disso, permitem melhor lidar com possíveis mudanças nos prazos de entrega, com reflexos positivos sobre o desempenho da programação da produção. Ao se analisar os resultados alcançados na implementação das ações relacionadas às flexibilidades enfocadas, observou-se que os melhores desempenhos, na percepção dos dirigentes, deram-se nas flexibilidades de mão de obra, mix e roteiro. 7. Conclusões Uma análise crítica sobre as considerações já realizadas permite diagnosticar que a flexibilidade pode ser entendida como uma medida de eficiência pela qual o sistema de manufatura pode mudar de um estado para outro diante de exigências impostas pelo ambiente. Como já mencionado, ela não é considerada um fim (algo baseado no que se compete diretamente), mas um meio para atingir outras condições desejadas, ou seja, a manufatura

8 precisa ser flexível para que possa melhorar algum outro aspecto do seu desempenho. Logo, a sua importância dependerá das necessidades estratégicas e operacionais do sistema. Nesse sentido, a flexibilidade tem sua importância e prioridade que lhe serão atribuídas frente a outros objetivos de desempenho, dependendo principalmente da intensidade da turbulência do ambiente onde está inserida a organização, isto é, do ritmo das alterações dos produtos, alterações na tecnologia, das mudanças preferenciais do consumidor, das mudanças dos concorrentes, entre outros. Aspectos peculiares a cada empresa, como aqueles relacionados às perdas não planejadas (ou evitáveis), também devem ser considerados para avaliar o nível de flexibilidade a ser agregado. Contudo, deve ser enfatizada a importância de reduzir a necessidade de ser flexível em virtude destes aspectos, pois, se a flexibilidade é usada para compensar uma ausência de confiabilidade nos processos, ela é subutilizada, podendo ainda esconder os problemas da produção que resultam num baixo desempenho. Assim, a importância relativa da flexibilidade varia muito de uma empresa para outra. Ao se analisar os dados coletados, conclui-se, ainda, que não há um forte nível de aderência entre os tipos de flexibilidades priorizados e os fatores relacionados às ocorrências não planejadas. Nesse caso, observa-se que, enquanto dois dos fatores que lideram o ranking pesquisado são representados pelas quebras de máquinas e falhas no planejamento e programação da produção, as flexibilidades de máquina, mix, sequenciamento e movimentação são encontradas em colocações aquém de sua importância para o sistema de manufatura das empresas pesquisadas. Referências AZZONE, Giovanni, BERTELÈ, Umberto. (1989) - Measuring the economic effectiveness of flexible automation: a new approach. International Journal of Production Research, London, v. 27, n.5, p BROWNE, J. et al. (1984) - Classification of flexible manufacturing systems. The FMS Magazine, v.2, n.2, p CONTANDRIOPOULOS, A. P. et al. (1999) - Saber preparar uma pesquisa. 3. ed. São Paulo: Hucitec; Rio de Janeiro: Abrasco. CORRÊA, H. L. (1993) Flexibilidade nos sistemas de produção. Revista de Administração de Empresas, São Paulo, v.33, n.3, p.22-35, mai./jun. GERWIN, D. (1986) - An agenda for research on the flexibility of manufacturing processes. International Journal of Operations and Production Management, Bradford, v.7, n.1, p GUPTA, D.; BUZACOTT, J. A. (1989) - A framework for understanding flexibility of manufacturing systems. Journal of Manufacturing Systems, Amsterdam, v.8, n.2, p KOSTE, L. L.; MALHOTRA, M. K. (1999) - A theoretical framework for analyzing the dimensions of manufacturing flexibility. Journal of Operations Management, v.18, n.1, p

9 MARAMATSU, Rintaro; ISHII, Kazuyoshi; TAKAHASHI, Katsuhiko. (1985) - Some ways to increase flexibility in manufacturing systems. International Journal of Production Research, London, v.23, n.4, p NAGARUR, Nagen. (1992) - Some performance measures of flexible manufacturing systems. International Journal of Production Research, London, v.4, n.12, p SALERMO, M. S. (1991) - Flexibilidade, organização e trabalho operatório: elementos para análise de produção na indústria. 232f. Tese (Doutorado em Engenharia) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo. SLACK, N. (1993) - Vantagem competitiva em manufatura: atingindo competitividade nas operações industriais. São Paulo: Atlas. SETHI, A. K.; SETHI, S. P. (1990) - Flexibility in manufacturing: a survey. International Journal of Flexible Manuifacturing Systems, v.2, p ZELENOVIC, D. M. (1982) - Flexibility a condition for effective production systems. International Journal Of Production Research, London, v.20, n.3,