ESTUDO DE IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO SMED NO PROCESSO DE INJECÇÃO DE PLÁSTICOS. Roberto Jorge Amaral Couto

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1 ESTUDO DE IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO SMED NO PROCESSO DE INJECÇÃO DE PLÁSTICOS Roberto Jorge Amaral Couto Palavras-chave: SMED; Produção Magra e ágil; Melhoria Contínua; Molde; Mudança rápida de molde; Devido à globalização as empresas estão sujeitas a uma enorme pressão para reduzir custos produtivos, de modo a aumentar a sua produtividade e assim enfrentarem a forte concorrência dos países emergentes. O SMED é uma ferramenta que visa a redução de desperdícios associados ao processo produtivo sendo por isso o método de referência quando se trata de redução de tempos de mudanças de ferramentas. A metodologia SMED foi criada e aplicada pela primeira vez nos finais da década de cinquenta e desde então esta metodologia tem vindo a ser amplamente disseminada em sectores bastante competitivos como é o caso da indústria automóvel. Este artigo descreve o trabalho efectuado na implementação da metodologia SMED numa empresa que produz componentes por injecção de plástico. Com base nos resultados obtidos foram desenvolvidas soluções e avaliados os respectivos impactos ao nível da produtividade. 1 INTRODUÇÃO A indústria da injecção de plásticos encontra-se actualmente numa situação onde cada vez existe mais concorrência e onde a exigência dos mercados é elevada. Por esta razão a chave para garantir a competitividade é garantir o baixo custo de produção mantendo a produtividade. A mudança de molde, tal como qualquer mudança de ferramenta é uma operação que não acrescenta valor ao produto, apenas aumenta o custo e o tempo. Deste modo, a mudança de molde é entendida como um desperdício, e portanto, deve ser eliminado. Quando o tempo de mudança de molde é muito elevado os lotes a produzir também terão que o ser, doutra forma o custo de produção seria muito elevado. Produzir grandes lotes significa maiores custos com manutenção de stocks. Assim, reduzir o tempo de mudança de moldes é reduzir directamente o custo, e ganhar a possibilidade de produzir lotes menores, reduzindo o custo com os stocks. As técnicas de mudança rápida de ferramenta têm sido desenvolvidas ao longo dos anos, de modo a permitir às empresas responder às pressões do mercado. Uma das técnicas mais populares é o Single Minute Exchange of Die (SMED). O SMED foi criado por Shigeo Shingo, no final dos anos 50, a partir de um desafio lançado pela Toyota: Reduzir o tempo de mudança de ferramenta de uma prensa de 1000 Ton que inicialmente necessitava de 4 horas, sendo reduzida para 1,5 horas. No entanto a Toyota pretendia atingir os 3 minutos (Shingo 1985). Devido a este desafio hoje possuímos SMED, pois Shingo para realizar tal redução teve que criar uma metodologia sistemática de aplicação. Um tempo de mudança de 3 minutos numa hora representa 5% do tempo. Para ter a mesma

2 relação com 4 horas são necessárias 80 horas de trabalho. Ao longo deste artigo serão apresentadas as soluções preconizadas com SMED num caso prático, bem como uma análise ao impacto destas soluções na produtividade da empresa. 2 DIAGNÓSTICO Antes de se aplicar SMED é necessário ter um diagnóstico do sistema que se pretende implementar o método. Neste caso prático o objectivo foi a análise das mudanças de moldes em máquinas de injecção de plástico. Durante este diagnóstico registaram-se os tempos de cada operação que compõe uma mudança de molde, ao mesmo tempo que se iam identificando pontos críticos que influenciavam o tempo da mudança de ferramenta. Analisaram-se 3 tipos de máquinas: 40, 110, e 420 Ton. No final da caracterização das mudanças das máquinas, notou-se que havia uma máquina que apresentava tempos de mudança muito elevados quando comparado com outras máquinas, então debruçou-se o estudo sobre esta, de modo a perceber a causa de tão elevada diferença. Verificou-se que a mudança de molde nesta máquina tinha falta de preparação, e por isso leva a que aconteçam muitos erros de procedimentos. Assim, decidiu-se implementar o método sobre esta máquina. Abaixo apresentamse os tempos registados: 215,88 min 181,941 min 191,55 min 196,457 min Média Figura 1 Tempos registados na máquina de 420 Ton Com este diagnóstico foi possível agrupar a mudança de molde em 4 etapas fundamentais: Remover o molde da máquina Colocar e Ajustar o novo molde Conectar os vários elementos Regulação paramétrica da máquina Realizado o diagnóstico dava-se inicio à implementação de SMED. 3 MÉTODO SMED SMED tem por base a optimização de dois tipos de operações: internas e externas. Operações internas são as que se realizam com a máquina a produzir, e externas com a máquina parada. Com base no conceito de operações internas e externas, aplicam-se as 4 soluções para redução do tempo: Solução 0: Na fase de diagnóstico as operações registadas encontram-se desorganizadas. Além disso existem operações que não são parte integrante de uma mudança típica, como por exemplo sair do local para conversar. Nesta solução retiram-se e organizam-se operações, de forma a obter uma base sólida e lógica por onde se possa iniciar o estudo. Solução 1: Nesta solução identificam-se as operações internas e externas, e analisa-se quais as que podem ser transformadas em externas, ou seja, diminuir ao máximo o tempo em que a máquina fica parada. Esta solução não incorre em custos, apenas propõe alterações de âmbito organizacionais. Solução 2: Nesta solução realiza-se a optimização das operações internas, ou seja, é a

3 reengenharia das operações internas com o objectivo de diminuir o seu tempo. Solução 3: Esta fase visa a diminuição do tempo das operações externas, desenvolvendo soluções para realizar as diferentes tarefas de um modo mais fácil, rápido e seguro, reduzindo o tempo em que a máquina se encontra parada, cumprindo a solução 1. 4 APLICAÇÃO DO MÉTODO Como referido anteriormente o método incide sobre a solução 0, que constitui uma base sólida e lógica das operações que compõem uma mudança de molde. Com a solução 0 conseguiuse concluir sobre quais as fases da mudança que mais influenciam o tempo da mudança. Onde Remover o molde da máquina representa 17,47%, colocar o novo molde em posição na máquina 17,35%, Conectar os vários elementos ao molde 34,27% e Afinar os parâmetros operatórios da máquina 30,9%. Se não acontecessem operações imprevistas durante a mudança de molde desta máquina, o tempo médio de mudança devia ser 155 minutos e não 196 como se apresenta na fase de diagnóstico. É a partir desta solução que se inicia o método propriamente dito. Solução 1: Nesta solução identificaram-se as operações internas e externas. De referir que todas as operações eram realizadas como internas, pelo que durante todo o tempo de mudança de molde a máquina encontra-se parada. As operações identificadas como internas possíveis de passarem a externas foram as seguintes: Ir buscar o molde novo; Ir buscar ferramentas para colocar o molde; Ir buscar peças e equipamentos para efectuar as ligações ao molde; Verificar e rectificar os elementos de ligação; Deixar o molde a aquecer. Como se vê, as operações acima apresentadas são de carácter organizacionais, pelo que podem de facto ser realizadas com a máquina ainda a produzir. Estas representam cerca de 30 minutos do tempo de mudança de molde. Solução 2: Nesta solução já se começa a introduzir custos, pois é a única forma de optimizar as operações externas. As implementações de baixo custo e simples já foram implementadas na fábrica, pelo que a opção tomada para desenvolver soluções para a diminuição do tempo das operações internas passou por investigar o mercado do QMC (Quick Mould Change) em todas as suas vertentes, ou seja, abordou-se várias marcas e agendaram-se reuniões com as empresas fabricantes de modo a que em conjunto com estas se identificassem equipamentos e acessórios que melhor servissem a máquina em questão. Das várias reuniões conclui-se que existiam algumas operações na máquina que poderiam ser melhoradas no diz respeito ao tempo de execução: Operação de colocação e remoção das mangueiras de aquecimento representa um dos maiores problemas na mudança de molde desta máquina. Este problema pode ser resolvido com um sistema de multiacopladores da Staubli; O engate do molde à ponte rolante é realizado através de uma argola que é

4 fixa através de parafusos sextavada. Este dispositivo pode ser substituído por um sistema de elevação magnético da EAS; Por último, ainda é possível optimizar as operações de fixação e centragem do molde, através de 3 sistemas: Magnético IMAG, Baioneta Staubli, Garras Hidraulicas Staubli, todos com a mesma função. Com a introdução destas tecnologias é possível reduzir o tempo da mudança de molde para 80 minutos. Mais à frente irá se discutir quais as soluções mais viáveis no que respeita a redução de custos e retorno de investimento. Solução 3: Com a implementação da solução 1 do método SMED nota-se que é possível reduzir tempo de mudança de molde. Esta diminuição de tempo depende da alteração de procedimento dentro da fábrica, e por isso são precisas soluções que permitam sistematizar a mudança de modo a poder-se reduzir o tempo. Para que as operações sejam realizadas antes de a máquina parar de produzir ou depois, sugerem-se check-list que auxiliam na preparação de mudança do molde: Figura 3 - Lista para verificação prévia à mudança do molde Figura 4 - Lista de verificação das peças e equipamentos a utilizar na mudança do molde As check-list acima apresentadas podem eliminar o desperdício nas operações realizadas com a máquina parada, passando estas de internas para externas, mas, para que de facto esta solução seja aplicada na prática é necessário criar um procedimento para a sua aplicação. O procedimento sugerido é o que se segue: 1. Efectuar uma reunião com os operadores a comunicar o aparecimento de novas listas de verificação, apresentando o novo procedimento; 2. O Director de Produção (D.P) dá a ordem para a preparação da mudança, cerca de 30 minutos antes da máquina parar a produção; 3. Fornecem-se as listas de verificação ao operador (que já foi previamente avisado da existência deste novo método de mudança); 4. No final da preparação o operador entrega as listas devidamente preenchidas ao D.P 5. O D.P verifica as listas, e após a validação das mesmas, estas são

5 dirigidas para a administração ou para outro departamento que se entenda mais adequado. Eventualmente, não será de descurar a necessidade de fornecer uma pequena formação aos operadores responsáveis pela mudança de moldes na fábrica, onde se apresentam as alterações a procedimentos, e explica-se as vantagens quer para eles quer para a fábrica. Este tipo de solução, para além de trazer vantagens evidentes no que respeita à redução do tempo não produtivo da máquina, resulta também noutros benefícios: Como estas operações eram realizadas a meio das operações internas, e o operador recorria à memória como check-list, a sequência de mudança por vezes era afectada por estas. Com esta solução para preparação da mudança, estas operações deixam de existir com a máquina parada, e por isso, a possibilidade de errar torna-se menor Um dos problemas verificados foi que durante a mudança, o operador só notava a existência de avarias nos acessórios durante a mudança com a máquina parada. Nesta solução como é realizada uma verificação/reparação prévia, as peças e equipamentos encontram-se em condições para a mudança do molde, e por sua vez a sua manutenção torna-se mais eficiente; Com esta solução qualquer operador, mesmo sem experiência em mudanças de moldes pode realizar esta preparação, aumentando assim o tempo disponível e a eficiência dos operadores especializados nas mudanças Uma das dificuldades nas empresas é a identificação dos problemas existentes e consequentemente conseguir soluções. Com a criação deste procedimento os responsáveis da empresa sabem em tempo real como decorre o planeamento à mudança do molde, e deste modo podem realizar uma gestão de produção mais actualizada e eficiente. Com a apresentação da solução 3 termina a implementação da metodologia SMED. O Objectivo deste estudo não foi somente mostrar que o SMED conseguiria reduzir o tempo de mudança de molde, mas também explicar a que custo. No capítulo seguinte faz-se uma análise às soluções preconizadas pelo SMED, e no final sugere-se sobre qual a melhor solução para este caso em particular. 5 IMPACTOS A melhor forma de começar a apresentar os impactos é apresentar um diagrama que compara os diversos tempos, desde a situação diagnosticada até à solução 2: 196,457 Situação actual 155,77 124,49 Figura 5 - Gráfico com os impactos das soluções propostas 80,56 Solução 0 Solução 1 Solução 2 Em termos de comparação entre as várias soluções e os resultados do diagnóstico, a solução 0 apresenta uma diminuição de 20%. A solução 1 representa uma diminuição de 36%.

6 Por sua vez a solução 2 apresenta uma diminuição de 59%. Ao introduzir medidas e métodos para melhoria de produtividade, o estudo ao impacto da implementação destas soluções na empresa devem ser estudadas, pois não chega apresentar uma redução do tempo de mudança sem explicar o que estas reduções podem ou não significar. Como se pôde constatar anteriormente, é possível reduzir o tempo de mudança de molde desta máquina em cerca de 59%, que se traduz numa redução de 115 minutos relativamente à situação verificada na fase de diagnóstico. Tendo em conta que a empresa realiza aproximadamente 150 mudanças por ano, rapidamente se conclui que com esta redução há um aumento de produtividade no total de 288 horas. Tendo em conta que a cadência média de produção desta máquina é de 55 segundos (molde com duas cavidades logo em 55 segundos produz-se duas peças), é possível estimar o impacto de cada solução no aumento da produtividade no que respeita ao número de peças produzidas, tal como se apresenta na tabela abaixo: Figura 6 - Impacto no número de peças produzidas comparando com a situação do diagnóstico, bem como a redução de tempo obtido através das diferentes soluções Outra forma de avaliar o impacto da redução do tempo de mudança de molde é na possibilidade aumentar o número de mudanças de molde. Este impacto será apresentado de seguida, pelo que os pressupostos para o seu cálculo são apresentados na tabela seguinte. Figura 7 - Pressupostos utilizados para o cálculo do tempo necessário para realizar as mudanças de molde na situação actual e na situação após SMED Actualmente a empresa para satisfazer a procura necessita de realizar 3 mudanças de moldes por semana, e para isso precisa de 1,21 dias. Com a aplicação de SMED é possível realizar estas 3 mudanças em apenas 0,5 dias. Este ganho de tempo levanta muitas vezes questões e dúvidas pertinentes, por exemplo, o que fazer com o tempo diminuído? Se não há necessidade (mercado) de aumentar a produção então para quê diminuir o tempo? A vantagem desta redução do tempo necessário para realizar as mudanças é o aumento na flexibilidade e na eficiência da produção resultante, por exemplo, caso a procura aumente ou exista uma necessidade de aumentar a produção a empresa terá que ser ágil, e com esta redução consegue responder de forma mais eficiente às necessidades do mercado, que como já se referiu são cada vez mais exigentes. Outra forma de interpretação é no poder de negociação com o cliente, que pode aumentar significativamente pois a fábrica pode produzir lotes mais pequenos de forma mais rápida, garantindo assim melhores prazos de entrega e maior dinâmica de produção. A redução dos custos com a manutenção dos stocks é também mais uma forma de interpretar a redução do tempo de mudança. Mesmo que não

7 justifique um aumento na produção, ou produzir lotes mais pequenos, a empresa pode continuar a produzir o mesmo, mas com entregas mais rápidas, ou seja, em vez de satisfazer a procura com 3 mudanças por semana, com esta redução pode realizar em 6, mantendo os seus custos de produção pois mantém a mesma quantidade produzida e o tempo dispendido em mudanças, mas diminuindo o tempo de permanência da matéria-prima e peças em armazém, reduzindo assim custos que advêm da manutenção de stocks. Este benefício não irá ser quantificado pois uma análise aos stocks implicariam outro estudo específico e com a necessidade de recolher muitas informações, mas, ao passar de 1,21 dias para mudanças para 0,5, tem-se a oportunidade de poder-se duplicar a circulação do stock e reduzir para metade o espaço físico ocupado por este. A análise a este investimento será realizada na vertente de número de mudanças necessárias até que o valor investido seja atingido. Para isso apresenta-se em seguida uma tabela onde se mostra o custo de produção desta máquina de modo a proceder aos cálculos referidos. equipamentos seguintes encontra-se incluído o custo de formação de 1 operador. Figura 9 - Lista do custo de aquisição de cada equipamento e número de mudanças necessárias para a sua amortização Observando as implementações individualmente, uma escolha óbvia seria apenas sobre o sistema de elevação EAS, e os multi acopladores, pois estes por si só representam numa máquina uma redução de cerca de 40 minutos e têm um retorno relativamente rápido. A solução que se considera mais adequada para a máquina alvo de estudo é a aquisição de um sistema de multi acopladores, sistema magnético de elevação e a implementação de medidas de âmbito organizacionais referidas na solução 1. Com isto obtem-se uma redução de cerca de 50 minutos no tempo de mudança de molde, o que tendo em conta o custo de produção hora significa um retorno de 4.412,76 em cerca de 175 mudanças de molde. Com esta análise de investimento termina este artigo e também terminou o estudo de implementação de SMED nesta empresa. Figura 8 - Item utilizados no cálculo do custo de produção Tendo em conta este custo de produção é possível calcular em quantas mudanças de molde se atinge o valor do investimento. De referir que no investimento para aquisição dos 6 CONCLUSÕES Após uma análise cuidada aos resultados obtidos através da aplicação e implementação das metodologias SMED, é possível verificar que podem ser tomadas medidas na LN Plás que melhorem a sua produtividade, por meio de alterações quer organizacionais, quer tecnológicas nas mudanças de moldes.

8 A aplicação da solução 1 do método, mostra que é possível reduzir o tempo de mudança de molde em 70 minutos em relação à média actual, mas, esta redução só é possível se a empresa estiver disposta a realizar algumas mudanças de procedimentos dentro das mudanças de moldes. A solução passaria por nomear um responsável pelas mudanças, (que eventualmente poderia ser o próprio director de produção já que ele está sempre dentro da realidade e das necessidades de produção) este responsável iria garantir que o procedimento proposto pela solução 3 do método fosse seguida, obtendo deste modo a redução apresentada. A solução 2 já apresenta algum investimento, pois teve-se que recorrer a soluções tecnológicas mais sofisticadas. Dentro destas soluções acho que as mais indicadas para esta situação seria investir num sistema de multi acopladores e num sistema de elevação magnética de moldes, conseguindo uma redução 50 minutos, representando um PRI (Período Retorno de Investimento) de cerca de 174 mudanças de moldes. Em relação ao objectivo principal da aplicação de SMED, acho que foi conseguido pois a situação actual apresenta um tempo médio de 195 minutos, e a solução proposta apresenta uma redução na ordem dos 59%, diminuindo assim o tempo de mudança de molde para menos da metade. Com esta redução a empresa torna-se mais ágil e apta às variações e exigências do mercado, que cada vez é maior. Para finalizar gostava de concluir com uma opinião pessoal sobre a empresa onde decorreu este estudo. Esta empresa é das que são organizadas, onde a palavra de excelência é a qualidade, esta realidade fez-me por um lado reflectir um pouco sobre a opinião que o público em geral tem das empresas Portuguesas, ou seja, que as nossas são sempre inferiores às de fora, e esta é exactamente a prova viva que isto não é verdade (Fabrica componentes Mercedes para Alemanha e França). Por outro lado, a sua prioridade na organização e qualidade veio dificultar um pouco a implementação de medidas para melhoria da produtividade, foram precisas muitas horas de permanência na empresa para perceber o que melhorar, ao contrário do que aconteceria se fosse numa empresa desorganizada. Não queria também deixar de referir que devido à dificuldade de diagnóstico nesta empresa, o método de SMED foi postos à prova, e no final conseguiramse resultados positivos. Pelo exposto neste artigo acho que os objectivos foram alcançados. 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Ohno, T., O sistema Toyota de produção: além da produção em larga escala, tradução de Cristina Schumacher. Porto Alegre: Artes Médicas Womack, J.P., Jones, D.T., Ross, D., 1990, The Machine that Changed the World. Macmillan Publishing Company, Canada KITANO, Toyota production system oneby-one confirmation. Lean Manufacturing Conference, University of Kentucky SHINGO S A revolution in manufacturing: the SMED system. Productivity Press. SHINGO S Study of Toyota Production System from Indústrial Engineering Viewpoint. Tokyo, Japan Management Association

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