Sistemas de Produção: Estudos de Casos

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1 Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção Sistemas de Produção I Prof. Dalvio Ferrari Tubino, Dr. Estudo de Caso 2.2 Focalização nos Processos de Montagem Objetivo: Este estudo de caso tem por finalidade analisar as vantagens e desvantagens da transformação de uma grande linha de montagem retilínea convencional de acionamento contínuo em linhas de montagem celulares com velocidade controlada pelos próprios montadores (JIT). Para tanto, foram criados dois modelos equivalentes, um convencional e outro JIT, no software de simulação Arena que permitem analisar o desempenho de cada sistema produtivo frente a variações de demanda (demanda programada, tamanho de lote e mix de produção) e variabilidade nos tempos padrões de montagem. Modelo: Assim como no estudo de caso anterior, o estudo de caso 2.2 trabalha com dois sistemas produtivos diferentes: uma linha de montagem convencional e uma linha de montagem JIT. Os dois sistemas são equivalentes, empregando os mesmos recursos produtivos. Suas diferenças básicas se dão apenas quanto ao tipo de layout, retilíneo ou celular, e quanto à forma de acionamento, acionamento contínuo ou velocidade controlada pelo próprio operador. Pode-se entender o estudo de caso 2.2 como sendo a representação do sistema produtivo de uma empresa que pretende migrar sua linha de montagem convencional para uma linha JIT. As linhas de montagem simuladas podem produzir dois produtos diferentes (produto A e produto B) com tempo total de montagem médio por produto de 50 minutos. A demanda total pelos produtos A e B é uma variável a ser escolhida, podendo sofrer variações quanto ao seu mix (100% do produto A, 75% de A e 25% de B, 50% de A e 50% de B, 25% de A e 75% de B, ou 100% de B). Uma vez escolhido o mix de produção, ele segue uma distribuição discreta. Por exemplo, ao se escolher um mix de 25% do produto A e 75% do produto B, sempre que um lote de montagem der entrada no sistema, a escolha do tipo de produto se dará segundo uma distribuição discreta com probabilidade de 25% para o produto A e 75% para B. Essa demanda entra na linha na forma de ordens de montagem. Pode-se simular qualquer tamanho de lote para as ordens de montagem. O tempo entre entradas de lotes de montagem no sistema produtivo segue uma distribuição normal de média proporcional ao tempo de simulação dividido pelo número de lotes de montagem para atender determinada demanda total escolhida, e desvio padrão de 10% desse valor. Por exemplo, para uma demanda total de 1500 unidades/mês e lotes de montagem de 10 unidades tem-se 150 lotes/mês (1500 unid./mês dividido por 10 unid./lote). Como um mês possui 9600 minutos (480 min./dia vezes 20 dia/mês), um lote de montagem deve entrar a cada 64 minutos (9600 min./mês dividido por 150 lotes/mês), em média, seguindo uma distribuição normal com desvio padrão de 6,4 minutos. Na linha de montagem retilínea convencional de acionamento contínuo as operações de montagem dos dois produtos foram divididas em 10 postos de trabalho. A Figura 1 apresenta a tela que é mostrada durante a animação da simulação da linha de montagem convencional. Nessa figura podese ver 10 operadores dispostos em uma bancada retilínea executando operações seqüenciais nos produtos A e B. Os tempos médios de montagem por operador, em minutos, seguem uma distribuição normal, com valores médios para o produto A de 4, 6, 5, 5, 3, 7, 6, 4, 4 e 6, e para o produto B de 7, 3, 6, 4, 5, 5, 4, 6, 4 e 6. Os tempos médios de montagem podem sofrer uma variabilidade pequena (desvio padrão de 0,10 da média) ou grande (desvio padrão de 0,50 da 1 Prof. Dalvio Ferrari Tubino, Dr [email protected]

2 média). A movimentação dos produtos entre os postos de montagem é feita por esteiras e consome 0,25 minutos cada. Figura 1 Tela da linha de montagem convencional simulada. A linha convencional funciona de forma empurrada com acionamento contínuo, ou seja, um lote de produtos A ou B dá entrada no início da linha ficando em uma fila de espera até que o primeiro posto de trabalho esteja livre. Ao terminar a operação no seu produto, o primeiro operador transfere o produto para o segundo posto de trabalho e recebe da fila inicial um novo produto para ser montado. Caso o segundo posto de trabalho esteja ocupado montando um produto, existe um buffer para reter o item até que o operador se libere. Ao terminar a operação no seu produto, o segundo operador transfere o produto para o terceiro posto de trabalho e recebe do seu buffer um novo produto para ser montado. E assim sucessivamente os operadores vão passando os produtos montados para o posto posterior, até se completar a montagem do produto no final da linha. Como se pode ver na Figura 1, os operadores 2, 8 e 10 estão com dois, três e um produtos em seus buffers, respectivamente. Essa linha convencional foi remodelada em duas linhas de montagem celulares JIT com velocidade controlada pelos próprios montadores, com cinco montadores em cada. A Figura 2 apresenta a tela que é mostrada durante a animação da simulação da linha de montagem JIT. Nessa figura pode-se ver 10 operadores dispostos cinco a cinco em duas bancadas celulares executando operações seqüenciais nos produtos A e B. Na linha JIT as operações de montagem foram agrupadas duas a duas fazendo com que os tempos médios de montagem por operador sigam uma distribuição normal, com valores médios de 10 minutos. Os tempos médios de montagem podem sofrer uma variabilidade pequena (desvio padrão de 0,10 da média) ou grande (desvio padrão de 0,50 da média). A movimentação dos produtos entre os postos de montagem é feita por esteiras e consome 0,25 minutos cada. 2 Prof. Dalvio Ferrari Tubino, Dr [email protected]

3 Figura 2 Tela da linha de montagem JIT simulada. As duas linhas de montagem JIT funcionam de forma puxada com o acionamento controlado pelos próprios operadores, ou seja, não existem buffers entre os postos de trabalho. Sempre que um operador terminar sua operação de montagem no produto, ele terá que aguardar que o posto seguinte também termine sua operação de montagem, para liberar seu produto para o posto seguinte. Como se pode ver na Figura 2, não existem filas de espera dentro da linha, apenas uma fila única de entrada dos lotes no sistema que serve as duas linhas de montagem JIT. As telas de animação das duas linhas de montagem apresentam ainda o tamanho escolhido do lote, a quantidade de produtos acabados de cada produto produzido até o momento, e os lead times médios total de cada produto (desde que foi emitida a ordem de montagem) e os lead times médios da linha (desde que saiu da fila de entrada e passou para a linha). As duas linhas de montagem serão simuladas para um período de seis meses, ou minutos (480 minutos/dia vezes 20 dias/mês vezes 6 meses), com um período de descarte inicial (warm-up) de 2400 minutos. Resultados: Ao final dos seis meses (57600 minutos) de simulação do sistema produtivo com os parâmetros escolhidos é apresentada uma tela com o relatório físico dos dados de entrada e dos dados de saída referentes ao desempenho da alternativa simulada. A Figura 3 apresenta a tela do relatório de saída da simulação do estudo de caso 2.2. Nesse relatório de saída podem-se ver sete quadros de respostas: % de Ocupação e WIP por Operador, Produção Mensal, Mix Produção, D.P., Unidades Produzidas, Tipo de Linha, e Lead times. 3 Prof. Dalvio Ferrari Tubino, Dr [email protected]

4 Figura 3 Tela do relatório de saída da simulação do estudo de caso 2.2. Alguns dos valores apresentados no relatório de saída do estudo de caso 2.2 são apenas transcrições dos dados de entrada escolhidos para uma determinada alternativa a ser simulada. Eles servem para identificar e relacionar os resultados com a alternativa simulada. O quadro de resposta Produção Mensal mostra os valores selecionados, em número de produtos, para o tamanho dos lotes de montagem e para programação de produção mensal. O quadro de resposta Mix Produção informa para o relatório de saída o mix de produção, em percentual, escolhido para cada tipo de produto. O quadro de resposta D.P. transcreve para o relatório de saída o fator de multiplicação do desvio padrão da distribuição normal dos tempos operacionais de montagem. E, finalmente, o quadro de resposta Tipo de Linha passa para o relatório de saída o tipo de linha (convencional ou celular/jit) simulada. O quadro de resposta % de Ocupação e WIP por Operador do relatório de saída informa qual foi à taxa média de ocupação, em valores percentuais, e os estoques em processo (WIP) médio e máximo, em número de produtos, dos dez postos de trabalho durante o período simulado. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3, o operador 1 ficou em média ocupado durante os seis meses 85,58% do tempo, e os estoques em seu posto de trabalho ficaram em média com 5,19 unidades e atingiram, em determinado momento da simulação, um pico máximo de 23,00 unidades. No relatório de saída da linha de montagem celular/jit, como não existem buffers dentro das células, os valores de WIP médio e máximo para o postos de trabalho terão sempre o valor zero, com exceção dos valores atribuídos ao operador 1, que estarão representando os valores da fila de entrada que serve as duas células de montagem. O quadro de resposta Unidades Produzidas do relatório de saída mostra quantas unidades foram produzidas, durante o período simulado de seis meses, de cada um dos dois produtos, além do valor total produzido nesse período e da média mensal obtida. Por exemplo, no relatório de saída da 4 Prof. Dalvio Ferrari Tubino, Dr [email protected]

5 Figura 3 a produção do produto A foi de 4640 unidades, a produção do produto B foi de 4387 unidades, perfazendo um total de 9027 unidades nos seis meses simulados e uma média mensal de 1504,50 unidades. O quadro de resposta Lead times do relatório de saída informa o tempo médio em minutos, durante o período simulado, que cada unidade de produto A ou B consumiu para ser montada desde sua entrada no sistema produtivo (lead time total) como ordem de montagem ou desde sua entrada efetiva no primeiro posto de trabalho na linha (lead time da linha) para o início das operações de montagem. Nesse estudo de caso o lead time é composto pelo somatório dos tempos de espera nas filas dos postos de trabalho, dos tempos produtivos de montagem e dos tempos de movimentação entre os postos. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o produto A gastou, em média, 123,06 minutos para ficar pronto desde sua programação, e o produto B consumiu 123,07 minutos em média. Já o produto A gastou, em média, 97,02 minutos para ficar pronto desde sua entrada no primeiro posto de trabalho da linha, e o produto B consumiu 82,41 minutos em média. Uma vez entendidos os dados físicos fornecidos pelo relatório de saída da Figura 3, pode-se passar para a apresentação das questões para a discussão do assunto proposto no estudo de caso 2.2, ou seja, permitir à análise dos principais conceitos relacionados com a focalização nos processos de montagem. Questões para Discussão: Assim como no estudo de caso 2.1, nesse estudo de caso têm-se duas grandes alternativas a serem simuladas: a linha de montagem convencional e a linha de montagem celular/jit. Como já foi colocado, as duas linhas são equivalentes, empregando os mesmos recursos produtivos. Suas diferenças básicas se dão apenas quanto ao tipo de layout, retilíneo ou celular, e quanto à forma de acionamento, acionamento contínuo ou velocidade controlada pelo próprio operador. Uma vez dentro de cada uma dessas linhas pode-se verificar o efeito em se alterar a quantidade de produção programada, os tamanhos dos lotes de montagem, o mix dos produtos A e B, e a variabilidade nos tempos de montagem de cada posto produtivo. Como mudanças em diferentes variáveis simultaneamente tornam difícil, se não impossível, relacionar causa com efeito, sugere-se a escolha de uma situação inicial básica equivalente para as duas linhas de montagem, fazendo-se alterações a partir dessa situação inicial. Considere, por exemplo, como a situação inicial básica à simulação de uma produção programada de 1500 unidades por mês em lotes de 10 unidades, para um mix de 50% para cada produto, e uma variabilidade pequena nos tempos operacionais de montagem. A partir da simulação dessa proposta inicial, pode-se sugerir as seguintes questões para discussão das principais características da focalização nos processos de montagem. 1. Compare os resultados operacionais das linhas de montagem convencional e JIT para a situação básica inicial. Qual a linha mais eficiente em termos de unidades produzidas? E em relação aos lead times, aos estoques na linha, ao espaço físico necessário para a armazenagem dos produtos, e as taxas de ocupação dos operadores? 2. Explique com as suas palavras o que faz com que uma linha seja mais eficiente que a outra nesses requisitos. 3. Explore variações de tamanho de lotes para a situação básica inicial da linha de montagem convencional e verifique o seu efeito. Explique como ela responde a variações para maior e para menor nos lotes de montagem. 5 Prof. Dalvio Ferrari Tubino, Dr [email protected]

6 4. Explore variações de tamanho de lotes para a situação básica inicial da linha de montagem celular/jit e verifique o seu efeito. Explique como ela responde a variações para maior e para menor nos lotes de montagem. Compare com o encontrado na linha convencional. 5. Explore variações na quantidade mensal da produção programada para a situação básica inicial na linha de montagem convencional e verifique o seu efeito. Explique como ela responde a variações para maior e para menor nesse valor. 6. Explore variações na quantidade mensal da produção programada para a situação básica inicial na linha de montagem celular/jit e verifique o seu efeito. Explique como ela responde a variações para maior e para menor nesse valor. Compare com o encontrado na linha convencional. 7. Explore variações no mix da produção programada para a situação básica inicial na linha de montagem convencional e verifique o seu efeito. Explique como ela responde a variações de mix. 8. Explore variações no mix da produção programada para a situação básica inicial na linha de montagem celular/jit e verifique o seu efeito. Explique como ela responde a variações de mix. Compare com o encontrado na linha convencional. 9. Em uma linha convencional qual o efeito de se ter tempos padrões de montagem com variabilidade grande, ou seja, o não cumprimento dos padrões de trabalho? Como ela se protege desse eventual problema? 10. Em uma linha celular/jit de montagem qual o efeito de se ter tempos padrões de montagem com variabilidade grande? Como ela se protege desse eventual problema? Compare com a linha convencional. 6 Prof. Dalvio Ferrari Tubino, Dr [email protected]