ESTUDO DO PLANEJAMENTO DE UMA LINHA DE PRODUÇÃO DE VEÍCULOS PARA A EQUIPE VITÓRIA-BAJA POR CAPACIDADE FINITA DE PRODUÇÃO

Transcrição

1 ESTUDO DO PLANEJAMENTO DE UMA LINHA DE PRODUÇÃO DE VEÍCULOS PARA A EQUIPE VITÓRIA-BAJA POR CAPACIDADE FINITA DE PRODUÇÃO Marta Monteiro da Costa Cruz Dep. de Eng. de Produção - Universidade Federal do Espírito Santo UFES Vitória E.S. Brasil mcruz@npd.ufes.br Alexandre Luiz B. Gomes Dep. de Eng. Mecânica - Universidade Federal do Espírito Santo - UFES Vitória E.S. Brasil Alegomes@zaz.com.br Fernando Strauss Dep. de Eng. Mecânica - Universidade Federal do Espírito Santo - UFES Vitória E.S. Brasil Fstrauss@terra.com.br Guilherme Caniçalli Braga Dep. de Eng. Mecânica - Universidade Federal do Espírito Santo - UFES Vitória E.S. Brasil Guilhermecbraga@bol.com.br _ Thiago Borges de Oliveira Dep. de Eng. Mecânica - Universidade Federal do Espírito Santo - UFES Vitória E.S. Brasil Tborges@zaz.com.br This article is intended to carry out optimization studies in a production line of a mini-baja factory, to assist the Vitória-Baja Team in their final report. This study will be based on numbers, data, machine specifications and manufacturing process provided by the team, for a production of 4000 annual units. We will use simulation techniques, and the software Preactor for optimizing production times and movements, and also use layout and process optimization methods. This article will be part of the Vitória-Baja Team final report, and will generate extra points for the team in the competition. Key-words: production planning, mini-baja, production line. 1. Introdução: A Equipe Vitória Baja (EQUIPE VITÓRIA BAJA, 2001 ) é composta de um grupo de 11 alunos do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Espírito Santo, além de um professor orientador. Este grupo tem por finalidade participar de uma competição entre universidades de todo o país organizada pela SAE Brasil, e disputada anualmente em Interlagos, São Paulo.

2 Figura 1 Protótipo do veículo Mini-Baja A competição é composta de várias provas, estáticas e dinâmicas. Entre as estáticas, destacam-se a análise do projeto do veículo, considerando o projeto mecânico em si, relatório de custos, análise de design, segurança, conformidade com as regras, etc. Dentre as provas dinâmicas, destacam-se as provas de aceleração, slalon, subida de rampa, dirigibilidade, e finalmente, o enduro, onde os veículos construídos e projetados pelos estudantes são submetidos a uma prova de resistência em terreno acidentado, de quatro horas de duração. No relatório do projeto, podem ser incluídos anexos relevantes ao projeto. Um destes anexos é o relatório da Fábrica de Mini-Bajas, proposto pela equipe para o relatório da competição do ano Nele, é elaborado um projeto para uma fictícia fábrica, que produziria 4000 unidades/ano do veículo mini-baja. Neste projeto estão contemplados o lay-out da fábrica, estudos para sua possível localização, máquinas e ferramentas necessárias para a fabricação dos veículos, bem como o detalhamento do processo produtivo, passo-a-passo para cada etapa da produção. Constam também no projeto os estudos de custos da fábrica, e dos insumos Foco do Estudo de Caso: Este trabalho tem por objetivo realizar um estudo de caso do projeto da Fábrica de Mini- Bajas incluso no relatório final da Equipe Vitória Baja, e implementar melhorias de projeto, lay-out, e processo produtivo, além de simular o mesmo de forma a prever futuros gargalos. Sendo o projeto da fábrica extremamente detalhado e extenso, optou-se por direcionar o foco do estudo de caso para itens de maior relevância e impacto no mesmo, como a otimização de lay-out, tanto das instalações, quanto das máquinas e equipamentos; e a simulação do processo produtivo, procurando analisar os gargalos e propor melhorias no mesmo, como redução de tempos e movimentos, e modificações no processo produtivo em si. Este estudo teve como base os conceitos de layout do processo de produção, planejamento e controle da produção e fluxogramas das etapas de produção (TUBINO, D. F.1997, FERREIRA, B. S., 1999, MONKS, 1987, CORRÊA, H. L.,1996, DALMOLIN, J. R., 1998).

3 2. Ferramentas utilizadas: Para a simulação, utilizamos o software Preactor (PREACTOR, 1998), que se baseia no conceito de Capacidade Finita de Produção, que é um método no qual uma sequência de operações necessárias para atender um pedido, é gerado com base na capacidade dos recursos efetivamente disponíveis em um determinado tempo. Sejam eles máquinas, operários, ferramentas, ou qualquer outro fator de produção que funcione como restrição. O Preactor é uma ferramenta para aumentar a eficácia do gerenciamento de sistemas produtivos dinâmicos e complexos, que exigem decisões rápidas e seguras. Além de fazer o sequenciamento das ordens de produção, o Preactor permite, de forma instantânea, ajustar e alterar a programação em função de imprevistos e necessidades. Em relação as suas características técnicas, podemos observar: Flexibilidade de aplicação facilmente configurável; Facilidade de uso interface gráfica (ambiente Windows), permitindo interação e ajustes manuais; Integração com outros sistemas. Apesar disso, o software não permite uma visualização do lay-out da fábrica, bem como não considera os espaços físicos em suas conclusões. Figura 2 Exemplo de programação com auxílio do PREACTOR.

4 3. Estudo de Caso: O estudo de caso do Projeto Fábrica de Mini-Bajas, consiste primeiramente no detalhamento das etapas do processo produtivo necessárias na fabricação das principais peças do veículo. A seguir, serão apresentados os tempos e movimentos do processo de produção, e com esses dados foi realizada a simulação do processo produtivo através do software Preactor. 3.1 O Processo Produtivo: O processo produtivo é baseado no conceito de lay-out de processo, ou seja, os equipamentos e o pessoal são agrupados de forma que as atividades sejam independentes umas das outras, sendo executadas em paralelo até uma etapa final de montagem, onde são agrupados de maneira a formar o produto final (SLACK, N., 1996). Figura 3 Lay-Out da Fábrica de Bajas. Em seguida, será apresentado um fluxograma das etapas do processo de fabricação:

5 Chassis Corte de tubos Dobrar tubo Soldagem do chassis Manga de Eixo Dobrar Chapa Usinagem do Furar Corpo Soldagem Eixo Prim ário Eixo Secundário Tornear Tornear Fresar Fresar Montagem Final Eixo das rodas traseiras Tornear Fresar Carenagem Cortar chapas Pintar chapas Componentes de fundição Terceirizado Figura 4 Fluxograma do processo de fabricação do Vitória Baja Segundo MONKS, 1985, o detalhamento das atividades do processo de produção é um recurso útil para planejar e controlar os processos de transformas. Os principais processos realizados na fábrica são descritos a seguir com uma estimativa de tempo que será gasto nas atividades: Chassis: Corte de Tubos: os tubos de alumínio são recebidos em tamanhos de 6 metros, e devem ser cortados na máquina policorte, de acordo com especificação do chassis. Esta operação leva em média 6 minutos por carro; Dobrar Tubos: uma vez cortados, os tubos são dobrados nas dobradeiras. Tempo médio de 10 minutos por carro; Soldagem do Chassis com gabarito: após cortados e dobrados, os tubos de alumínio são soldados com a ajuda de gabaritos para confecção final do chassis. Está findada a confecção da parte estrutural do carro. Duração: 50 minutos por carro; Manga de Eixo: Dobrar Chapa: para confecção do corpo da manga de, dobra-se uma chapa de aço em formato de U. Tempo de duração médio: 10 minutos; Furar Corpo da Manga de Eixo: faz-se um furo central no corpo da manga de para fixação do menor. Tempo: 5 minutos; Usinagem do Eixo Menor: operação independente das acima, necessária para confecção do de fixação do cubo de rodas. Tempo médio da operação: 15 minutos; Soldagem do Eixo Menor: soldagem do menor ao corpo da mange de. Tempo: 5 minutos;

6 Eixo Primário, Secundário e Eixo das Rodas Traseiras: Torneamento: torneamento de um tarugo de aço, para as dimensões especificadas em projeto. Duração: 20 minutos; Fresamento: fresamento de rasgos de chavetas e outras operações descritas em projeto. Tempo de duração: 20 minutos; Carenagem: Cortar Chapas: cortar as chapas da lataria através de uma máquina de corte CNC por plasma. Duração: 40 minutos; Pintura das Chapas: pintura de todas as chapas utilizadas no veículo. Tempo de duração: 60 minutos. Após a operação de pintura, existe um tempo de espera mínimo de secagem de 120 minutos; Fundição: Bandejas de suspensão, cubos de roda, e outros: estes componentes de fundição são terceirizados; Montagem Final: Montagem mecânica e elétrica: todos os componentes mecânicos são montados ao chassis, e posteriormente são montados os equipamentos elétricos e eletrônicos, como luz de freio, painel de instrumentos e telemetria. Tempo de duração: 35 minutos. 4. Cenários Analisados: A análise do processo foi feita com auxílio do software Preactor, como foi dito anteriormente, levou-se em consideração, que a fábrica tem as seguintes máquinas: 4 Tornos CNC, 3 Fresas, 1 Furadeira, 1 Policorte, 1 Dobradeira, 2 Máquinas de solda. Foram utilizadas todas as máquinas como recursos e também foi adicionado uma linha de montagem. A seguir, serão mostrados os resultados obtidos nos cenários analisados: 1 o. Cenário: Programação de frente para trás para fabricação de um carro [hora e data de entrega para trás]. O processo leva 4h para ser concluído, ultrapassando o limite estabelecido para cada carro, que era de 1h 10min, segundo a Equipe Vitória Baja. 2 o. Cenário: Programação para frente para fabricação de 4000 carros/ano [a partir da hora e data atual para frente]. Com essa capacidade produtiva não é possível produzir 4000carros/ano. Sugestão: Terceirização da fabricação da carenagem. (gargalo do processo). 3 o. Cenário: Programação de frente para trás para fabricação de um carro, com a terceirização da fabricação da carenagem [hora e data de entrega para trás]. O processo leva 1h 25min para ser concluído, chegando bem próximo ao tempo estipulado pela Equipe Vitória Baja.

7 É importante observar que os cenários foram feitos somente para se determinar o tempo total de produção. Desta maneira, o cenário 3 apresenta a melhor alternativa para o processo, ou seja, terceirização da fabricação da carenagem. (gargalo do processo). Será mostrado a seguir a Programação no Preactor para o 3 o. Cenário: 5. Conclusão Figura 5 3 o. Cenário, a melhor opção feita para este caso. Este trabalho tem como principal função a análise de diferentes cenários do processo de produção de uma fábrica de mini Bajas, feito para incrementar o relatório de competição da equipe Vitória Baja O estudo de caso do Projeto Fábrica de Mini-Bajas, consiste primeiramente no detalhamento das etapas do processo produtivo necessárias na fabricação das principais peças do veículo. Com auxílio do Software Preactor, foram analisados três cenários com intuito de chegar a um tempo próximo ao previsto pelos membros da Equipe Vitório-Baja. Os resultados encontrados foram bastante expressivos, porque com pequenas mudanças, conseguiu-se obter resultados bastante diferentes. O melhor resultado foi obtido no 3 o. cenário (Programação de frente para trás para fabricação de um carro, com a terceirização da fabricação da carenagem. Hora e data de entrega para trás.esse processo é o melhor, porque o processo leva 1h 25min para ser concluído, chegando bem próximo ao tempo estipulado pela Equipe Vitória Baja. Para melhorar os resultados, é sugerido a Equipe Vitória Baja que terceirize a fabricação da carenagem, que é o gargalo do processo, ou se não for feito isso, seria interessante o aumento do número de máquinas na Fábrica para aumentar a capacidade de produção.

8 É importante destacar que a utilização do software Preactor, indicou algumas alternativas para o processo de produção que podem vir a ser aprimoradas com um maior detalhamento do processo, ou seja, inclusão de turnos de operação, eficiência dos equipamentos entre outras atividades. Além disso, pode-se facilmente reprogramar toda a escala de produção caso seja inserido mais um equipamento ou, ao contrário, a falta de um equipamento durante o processo de produção. Outra alternativa para este estudo seria a inclusão nas atividades de produção, condicionantes estocásticas, ou seja, verificar qual o impacto das distribuições aleatórias nos processos de produção. Para avaliar esta alternativa, seria necessário o uso de software específicos de simulação a eventos discretos como o ARENA (PRADO, 1999), entre outros existentes no mercado. Referências Bibliográficas: EQUIPE VITÓRIA BAJA, Relatório EQUIPE VITÓRIA BAJA, 2001 CORRÊA, H. L., Just in Time, MRPII e OPT : Um Enfoque Estratégico. São Paulo: Atlas DALMOLIN, J. R., APS - A Última Palavra em Aplicações de Gestão de Manufatura. Straight Manufacture SP FERREIRA, B. S., Os sistemas que fazem o que os outros prometem..., Straight Manufacturing- SP PREACTOR, User Guide The CIMulation Centre UK SLACK, N, Administração da Produção. São Paulo: Atlas, 1996 TUBINO, D. F Manual de Planejamento e Controle da Produção, São Paulo MONKS, J.1987 Administração da Produção McGraw-Hill São Paulo.