UNIJUI UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL. Adriano Leonardo Schumann

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1 1 UNIJUI UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL Adriano Leonardo Schumann AÇÕES PROPOSTAS PARA REDUÇÃO DE TEMPO DE SET-UP EM PROCESSO DE SOLDA ROBOTIZADA Panambi 2016

2 2 Adriano Leonardo Schumann AÇÕES PROPOSTAS PARA REDUÇÃO DE TEMPO DE SET-UP EM PROCESSO DE SOLDA ROBOTIZADA Trabalho de conclusão de curso para a obtenção do Título de Especialista em Engenharia Industrial peça Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUI DCEEng Departamento de Ciencias Exatas e Engenharias. Campus Panambi Orientador: Prof. Msc. Patricia Carolina Pedrali Panambi 2016

3 3 Adriano Leonardo Schumann AÇÕES PROPOSTAS PARA REDUÇÃO DE TEMPO DE SET-UP EM PROCESSO DE SOLDA ROBOTIZADA Trabalho de conclusão de curso para a obtenção do Título de Especialista em Engenharia Industrial peça Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUI DCEEng Departamento de Ciencias Exatas e Engenharias. Campus Panambi Banca Avaliadora: Professora Msc. Patricia Carolina Pedrali / Engenheira Mecânica / Mestre em Engenharia Mecânica Professor Herbert Tunnermann / Engenheiro Mecânico / Especialista em Engenharia da Produção

4 À minha amada esposa Ariane, pela dedicação e apoio incondicionais. 4

5 5 AGRADECIMENTOS À Deus, pela vida e pelas bênçãos recebidas; À minha esposa Ariane, pelo amor e dedicação; À minha família, por todo o apoio prestado; À empresa Bruning Tecnometal Ltda, pelo apoio; Aos demais membros da equipe responsável pela implementação do sistema Lean Manufacturing da linha 55 na Bruning Tecnometal: José Carlos Costa Neto, Rafael Schroer, Elaine Jung Gelatti, Jeison Pias, Edson Birck e Bruna Tolino Chaves, pela parceria no decorrer das atividades do projeto;

6 6 Até aqui nos ajudou o Senhor. 1 Samuel 7:12

7 7 RESUMO A presente análise tem como objetivo apresentar a literatura existente à respeito das técnicas e métodos utilizados pela indústria na busca pela redução dos tempos de set-up em processos de manufatura. A análise de uma situação real na indústria também é apresentada, visando detectar as causas de desperdícios de tempo em um processo de troca de dispositivos de solda em uma operação de soldagem robotizada. Através de técnicas de análise e detecção das causas dos desperdícios detectados, foi possível determinar diversas ações que, se implementadas, podem trazer benefícios significativos no que se refere à redução de tempo de troca de ferramentas nesta operação de solda. A busca pelo SMED (Single Minute Exchange of Die, ou Troca de Ferramentas em menos de 10 minutos), além do ganho direto de produtividade, permitem uma maior flexibilidade fabril, garantindo uma melhor aderência às variáveis demandas do mercado consumidor. Palavras Chave: Redução de tempo de Set-UP, SMED.

8 8 LISTA DE FIGURAS Figura 01 Comparativo de redução de Custos com diferentes enfoques Figura 02 Lay-Out simplificado da linha de produção Figura 03 Peça similar à produzida Figura 04 Plantadeira Agrícola onde são Aplicadas as peças Figura 05 Célula indicando a sequencia de Soldagem Figura 06 Tempos excessivos impactam na lucratividade Figura 07 O impacto da melhoria do tempo de Set-Up Figura 08 Linha de produção no momento do Set-up Figura 09 Diagrama espaguete do operador Figura 10 Diagrama espaguete do operador Figura 11 Diagrama espaguete do operador Figura 12 Atividades Operador Figura 13 Atividades Operador

9 9 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA HISTÓRIA DA PRODUÇÃO ENXUTA CONCEITOS BÁSICOS DA PRODUÇÃO ENXUTA A TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS (SMED) Os 4 Estágios Para A Redução Do Tempo De Set-Ups As 8 técnicas para a redução do tempo de Set-Ups ESTUDOS E APLICAÇÕES MATERIAIS E MÉTODOS CONTEXTUALIZAÇÃO DA SITUAÇÃO ATUAL A Empresa A Linha de Produção O produto As condições do processo Set-up Condições Atuais ANÁLISE DE CAUSAS E DETECÇÃO DE FALHAS Set-Up Análise Crítica Detecção das Causas DEFINIÇÃO DE AÇÕES DE MELHORIA ANÁLISE DOS RESULTADOS E DISCUSSÃO COMPARATIVO DAS AÇÕES PROPOSTAS PREVISÃO DE MELHORIAS APÓS IMPLEMENTAÇÃO DAS AÇÕES 38 5 CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 41

10 10 1 INTRODUÇÃO O desenvolvimento de tecnologias e ferramentas complexas de produção e fabricação industrial são normalmente o foco nas discussões à respeito do avanço das empresas sobre seus concorrentes, permitindo à elas grandes ganhos de produtividade, redução e custos e consequentemente o aumento dos lucros da empresa. E, encobertos por estes ganhos tecnológicos, muitas vezes ficam desperdícios que não são percebidos e que, sem grandes investimentos, poderiam trazer benefícios semelhantes ou até mesmo maiores para as empresas. Com este objetivo em mente, tem-se como proposta para este trabalho a análise das ferramentas e técnicas utilizadas nas industrias na busca pela redução de tempos de set-up em atividades de manufatura. A redução dos tempos de set-up permite, além dos ganhos diretos de produtividade e lucratividade, permite à empresa uma maior flexibilidade no que se refere à produção de lotes de peças alternadamente. Isto só é possível com temos de set-up baixos, que permitem a execução de diversos set-ups em um curto período de tempo. Isto garante que o processo produtivo esteja apto a absorver às variações de demanda do mercado consumidor e, consequentemente, atende-lo de maneira satisfatória. Através das técnicas estudadas, estão sendo propostas ações com base nos desperdícios detectados em uma situação real de set-up. Estas ações visam eliminar estes desperdícios e obter ganhos reais de produtividade através da redução dos tempos de set-up.

11 11 2 REVISÃO BIBLIORÁFICA 2.1 HISTÓRIA DA PRODUÇÃO ENXUTA O sistema Toyota de produção, produção enxuta ou ainda Lean Manufacturing teve seu início dentro da empresa Toyota, montadora japonesa fundada no ano de Com o fim da segunda guerra mundial, no ano de 1945, a empresa precisou rever seus conceitos de produtividade, considerando que empresas montadoras de automóveis dos EUA tinham índices de produtividade consideravelmente superiores. Conforme Ohno (2006), Toyoda Kiichiro, na época presidente da Toyota Motor Company, disse: Alcancemos os EUA em três anos. Caso contrário, a indústria automobilística do Japão não sobreviverá. Visando ser igualmente ou até mesmo mais produtiva que as empresas americanas, a Toyota iniciou seus estudos para adequar seu sistema de produção à uma condição mais favorável à produtividade. Ohno ouviu, em seus estudos, que eram precisos 9 japoneses para realizar o mesmo trabalho realizado por um americano, e questionou-se como poderia um americano exercer tamanha força física quando comparado aos japoneses. A resposta foi que, obviamente, os japoneses estavam desperdiçando alguma coisa, executando tarefas que não precisavam ser realizadas, e isso consumia esforços sem trazer resultados. Esta foi a premissa que marcou o início do sistema Toyota de produção (OHNO, 2006). O sistema Toyota de produção foi, desta forma, desenvolvido tendo como premissa básica a eliminação de desperdícios, bem como modificando progressivamente a relação entre homem e máquina. Estes dois fatores são considerados, no sistema Toyota de produção, fatores a serem considerados separadamente, aumentando a eficiência dos sistemas produtivos e promovendo o uso mais efetivo dos recursos humanos. A redução de custos deve ser o objetivo dos fabricantes de bens de consumo que busquem sobreviver no mercado atual (OHNO, 2006). Ohno (2006) ainda cita que quem determina o preço de venda de um produto é o mercado consumidor. Considerando então que a empresa não tem poder sobre o preço de venda, e que este é formado pela soma do custo de fabricação e do lucro, a única

12 12 alternativa para aumentar a lucratividade seria reduzir o custo de fabricação, através da eliminação de desperdícios. Shingo (2005), cita que o esforço de empresas que insistem em formar seus preços de venda impondo lucros sobre seus custos provavelmente é inútil. Para Shingo (2005), a perda é qualquer atividade que não contribui para as operações, tais como espera, acumulo de peças semiprocessadas, movimentação, etc. 2.2 CONCEITOS BÁSICOS DA PRODUÇÃO ENXUTA Considerando todas as atividades que englobam um sistema de produção, podemos organizá-las dentro de 3 categorias, com relação ao valor agregado pela atividade ao produto final (SHINGO, 2005). Atividades que agregam valor: Tratam-se de atividades que de fato transformam matéria-prima, modificando-a de forma ou de qualidade. Estas atividades tornam o produto mais valioso, algo que o cliente final está disposto a pagar e absolutamente justificável perante o consumidor. Atividades necessárias que não agregam valor: São atividades que, apesar de não transformarem o produto, são necessárias para que o processamento seja realizado. Atividades desnecessárias que não agregam valor: São atividades que não impactam no resultado do produto caso sejam ou não realizadas. Clientes não estão dispostos a pagar por estas tarefas. Hines e Taylor (2000) citam que em um ambiente de manufatura, apenas 5% do tempo é gasto com atividades que agregam valor. Conclui-se, portanto, que os esforços para a redução de custos devem ser direcionados para as atividades que não agregam valor. A figura 01 representa a diferença de resultados entre os enfoques na redução de custos. A busca por melhorias nas atividades que agregam valor normalmente requerem investimentos consideráveis e trazem um ganho pequeno. Quando o enfoque muda para as atividades que não agregam valor,

13 13 o ganho pode ser consideravelmente maior sem que hajam grandes mudanças ou investimentos no processo. Figura 01: Comparativo de redução de Custos com diferentes enfoques Fonte: Adaptado de Hines e Taylor (2000) Considerando que são estas atividades que não agregam valor devem ser o enfoque do estudo, Ohno (2006) categorizou estas atividades em 7 grupos, os quais chamou de Os sete desperdícios da produção. São eles: Superprodução, espera, transportes, processamento incorreto, estoque, movimentação e defeitos. a) SUPERPRODUÇÃO: Trata-se da produção de quantidades maiores do que o cliente irá absorver. Ela pode ser quantitativa (maior quantidade do que o necessário) ou antecipada (antes do necessário). O desperdício da superprodução pode ser o maior vilão de todos os desperdícios, pois muitos outros tipos de desperdícios podem ser gerados à partir dele, como estoques, excesso de movimentação, bem como pode mascarar falhas e defeitos de processamento. b) ESPERA: Momentos em que há pessoas ou máquinas paradas, em espera, estão sendo desperdiçadas oportunidades de produzir. Máquinas e pessoas paradas geram custo sem que haja qualquer valor agregado ao produto por este período. c) TRANSPORTES: O envio de peças e materiais de um local para o outro geram custos que não agregam valor ao produto. O manuseio excessivo

14 14 pode gerar, além do custo do próprio equipamento e tempo necessário para sua realização, a possibilidade de ocorrência de defeitos em produtos. d) PROCESSAMENTO INCORRETO: O processamento incorreto pode ser considerado um desperdício quando o produto não é realizado da maneira prevista. Quando são realizadas etapas de processo ou operações que não são previstas, como retrabalhos, operações adicionais ou até mesmo processar o produto com níveis de qualidade superiores ao necessário, os custos destas atividades são considerados desperdício. e) ESTOQUE: Qualquer tipo de estoque, seja de matéria-prima, produto acabado ou material em processamento gera custos ao processo. Além do próprio custo do produto, os custos de armazenagem e movimentação devem ser levados em consideração. f) MOVIMENTAÇÃO: Apesar de passar a impressão de que o trabalho está ocorrendo de maneira satisfatória, a movimentação de pessoas no local de trabalho, seja qual for o motivo, não é algo que traz beneficio ou agregue valor ao produto, ou seja, é considerado desperdício. g) DEFEITOS: Peças e produtos produzidos com a qualidade abaixo da expectativa, gerando refugo e sucateamento, são os mais tradicionais e visíveis desperdícios. Trata-se de matéria-prima e tempo de processamentos utilizados que não se tornaram produtos aptos para a venda. Liker (2005) cita um oitavo desperdício chamado Desperdício de Criatividade dos Funcionários. Quando os funcionários estão envolvidos na tomada de ações paliativas, ou seja, não ajudam na resolução dos problemas da fábrica, surge o oitavo desperdício, indicando que os funcionários não estão focados em ações para a melhoria dos processos. Considerando que a superprodução é um dos mais significativos desperdícios, já que este normalmente é o agente causador dos demais desperdícios, Ohno (2006) diz que, assim como o sistema Ford, o sistema Toyota de produção está baseado no fluxo de trabalho. A diferença consiste na geração de depósitos (estoques), situação proposta pelo sistema Ford. No sistema Toyota, a busca é pela eliminação dos depósitos e estoques. O

15 15 objetivo da eliminação dos estoques é eliminar todos os possíveis desperdícios que este gera. Neste caso, trata-se de produzir a quantidade certa no momento certo. Quando o processo não possui um bom controle, quando não há um bom balanceamento de linha esta condição é difícil de ser realizada. À partir desta necessidade originou-se os conceitos de Kanban, com o objetivo de garantir as peças necessárias à um processo na quantidade certa e no tempo certo, bem como de Takt-Time, com o objetivo de controlar o tempo de processo e a produtividade da linha de produção. Para atender à variação e diversidade da demanda proposta pelo mercado, Shingo (2005) cita a necessidade das empresas serem flexíveis em seus sistemas de produção, visando estarem prontas para responder com a velocidade necessária às variações da demanda do mercado consumidor. Visando, além de melhorar a garantia de qualidade dos produtos produzidos, eliminar desperdícios com o fim dos estoques e depósitos e tornar o ambiente fabril flexível às mudanças propostas pelo mercado, Ohno cita que enquanto o sistema Ford produz uma grande quantidade de peças sem uma troca de matriz (ferramenta), o sistema Toyota toma o sentido inverso. O nosso slogan de produção é produção em pequenos lotes e troca rápida de ferramentas. (OHNO, 2006). 2.3 A TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS (SMED) O set-up, ou troca de ferramentas, pode ser considerado como sendo o tempo que se leva entre a produção da última peça aprovada de um determinado tipo de produto até o início da produção da primeira peça aprovada de um segundo produto (SHINGO, 2005). Esta etapa do processo engloba a remoção do ferramental do produto produzido, a colocação e fixação do ferramental do produto a ser produzido e as atividades necessárias à garantir que o processo esteja estável e que a produção em série possa ser iniciada. Na década de 1950, Shingo (2005) obteve grande êxito em duas situações em que fora contratado para buscar e estudar melhorias para a

16 16 produtividade de máquinas em empresas japonesas. Shingo percebera que as máquinas em questão eram efetivamente ocupadas por pouquíssimo tempo, e que a maior parte do tempo era gasto realizando troca de matrizes, ajustes e outras atividades que não fossem efetivamente a produção. Esta condição levou Shingo (2005) a definir dois tipos de set-up, o Set- Up interno e o Set-Up externo. a) SET-UP INTERNO: Tratam-se de operações que apenas podem ser executadas em momentos em que a máquina está parada, como a fixação e remoção de matrizes ou moldes, por exemplo. b) SET-UP EXTERNO: São aquelas atividades que podem, de alguma maneira, ser realizadas sem que a máquina esteja parada, ou seja, pode ser realizada simultaneamente à utilização da máquina na produção de outro produto. Considerando estas condições, Shingo (2005) a sugerir a transformação de atividades de set-up interno em set-up externo. Isto significou, na época, reduções de tempo de set-up da ordem de 50% com um mínimo esforço Os 4 estágios para a redução do tempo de Set-Ups Estas experiências permitiram que Shingo (2005) cite os quatro estágios de aplicação da metodologia para redução de tempos de Set-Up. São eles: Estágio 1 Trata-se das condições atuais do set-up a ser analisado. Normalmente, nestas condições, existem atividades de set-up externo sendo realizadas em set-up interno, bem como situações não padronizadas que colaboram para a elevação do tempo de set-up. Estágio 2 Trata-se basicamente da listagem de atividades realizadas no set-up e da análise se estas devem ser realizadas em set-up interno ou podem ser realizadas em set-up externo.

17 17 Estágio 3 Shingo aconselha neste estágio, analisar criticamente as etapas de set-up visando detectar possibilidades de transformação de atividades de set-up interno em externo. Como exemplo, cita a possibilidade de pré-aquecimento de moldes de injeção previamente, evitando que esta operação seja realizada consumindo tempo do set-up interno. Estágio 4 Trata-se da melhoria continua dos processos se set-up interno e externo, ou seja, da análise constante das atividades e dos resultados do set-up da operação, buscando ações de melhoria para ambos os processos As 8 técnicas para a redução do tempo de Set-Ups Durante seus estudos para a redução de tempos de set-up nas fábricas da Toyota, na década de 1970, Shingo (2005) criara 8 técnicas que podem ser utilizadas durante atividades de redução de tempos de Set-up. Estas técnicas tem por objetivo facilitar a busca por soluções de problemas durante o estudo, bem como permitir que o avaliador considere todas estas alternativas em sua análise. Técnica 1 Separação das Atividades de Set-Up Interno e Externo A identificação das atividades de set-up interno e externo e a separação clara destas atividades é de suma importância. Shingo cita que o set-up interno deve estar limitado a remoção da matriz ou ferramenta anterior e fixação da nova (SHINGO, 2005). Técnica 2 Converter Set-Up interno em externo Trata-se do principal fator de redução de tempo de set-up. Esta etapa envolve a análise critica das atividades de set-up interno e a busca por alternativas de transformá-las em set-up externo.

18 18 Técnica 3 Padronizar a função, não a forma A padronização de funções e formas nas máquinas e ferramentas reduz consideravelmente os tempos de set-up. No entanto, padronizar forma pode gerar outros desperdícios. Padronizar tamanhos de ferramentas e moldes, por exemplo, pode gerar alto custo de investimento, já que todos deveriam ser padronizados em função do maior molde. A padronização da função permite que hajam ferramentas com tamanhos ou condições diferentes, mas que sejam padronizadas em condições de fixação e utilização. Um exemplo desta condição pode ser a fixação de placas ou bases à ferramentas ou moldes, o que garante a padronização das condições de fixação mesmo em moldes e ferramentas diferentes. Técnica 4 Utilizar grampos funcionais ou eliminar os grampos Shingo (2005) cita como exemplo de fixação não funcional o parafuso, considerando que todo o movimento de montagem do parafuso é um desperdício e que apenas o último giro do parafuso é o que realmente fixa. Da mesma forma, na desmontagem, onde apenas a última volta do parafuso é a que o liberta. Fixadores funcionais (de uma volta apenas) ou com outros métodos de fixação são sugeridos nestes casos. Técnica 5 Usar dispositivos intermediários É possível utilizar dispositivos intermediários que podem ser montados enquanto a máquina produz outro produto (set-up externo). No momento do set-up, ao invés de montar diversos dipositivos em set-up interno, monta-se apenas um. Técnica 6 Adotar operações paralelas Operações em que há trocas ou operações de set-up em duas ou mais partes da máquina podem ser realizadas simultaneamente se houver mais de uma pessoa executando a operação, além de haver significativa redução de tempo de movimentação do operador.

19 19 Técnica 7 Eliminação de Ajustes Tipicamente, ajustes são responsáveis por mais de 50% dos tempos de set-up interno. Estes ajustes devem ser eliminados ou então realizados de maneira que seu tempo seja reduzido ao máximo. A suposição de que ajustes são inevitáveis e um mal necessário leva a tempos desnecessariamente longos de set-up. Técnica 8 Mecanização Quando todas as outras técnicas foram implementadas, a mecanização de processos pode ser avaliada. Grandes ganhos são conseguidos com as técnicas anteriores, permitindo que muitas vezes a mecanização não seja necessária. 2.4 ESTUDOS E APLICAÇÕES As técnicas e métodos desenvolvidos e divulgados por Shingo e Ohno são amplamente difundidas na indústria e permeiam diversos setores. Considerando as melhorias de produtividade, lucratividade e ganho em qualidade de produtos e serviços alcançada, diversos ramos da indústria atualmente usam estes métodos visando obter ganhos de performance. Estudos recentes comprovam a eficácia destes métodos em diversos ramos da indústria. Moreira e Pais (2011) citam ganhos de aproximadamente 2% da receita bruta de uma empresa fabricante de moldes apenas utilizandose de técnicas de redução de tempo de set-ups. As técnicas utilizadas são baseadas inteiramente na premissa de transformação de set-up interno em setup externo. Bartz, Siluk e Riffel (2012) citam expressivos ganhos de produtovidade, flexibilização de produção e redução dos tempos de Set-up em uma empresa rotuladora de garrafas plásticas. A aplicação das ferramentas SMED permitiram reduzir set-ups de 50 minutos para 30 minutos, e de 70 minutos para 40 minutos. Adana e Shantharam (2013) citam a redução obtida através de um estudo de caso em uma indústria automotiva. As reduções neste caso

20 20 chegaram à ser de mais de 58% em relação ao tempo anterior. Esta melhoria foi possível graças à análise das ferramentas SMED e aplicação de técnicas que permitiram eliminar desperdícios e transformar atividades de set-up interno em set-up externo.

21 21 3 MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DA SITUAÇÃO ATUAL A Empresa A empresa considerada neste estudo é uma grande metalúrgica dedicada à produção de componentes estampados, soldados, usinados e pintados para a indústria de máquinas agrícolas, caminhões, ônibus, automóveis e máquinas de construção civil. Nesta, diversas linhas de produção atendem à todos estes segmentos, com máquinas normalmente utilizadas para dezenas de processos e ou produtos, havendo intensa troca de ferramentas durante os seus processos produtivos. Mais de 10 mil itens cadastrados, com processos, operações e ferramentas diferentes são produzidos. A versatilidade e a flexibilidade da fábrica são dois fatores fundamentais na busca pelo atendimento à toda esta gama de produtos e clientes, já que são raros os casos de máquinas cativas à produção de um item apenas. Estas condições fazem com que os tempos de set-up, ajustes, regulagens e trocas de ferramentas ocorram com a maior velocidade possível, garantindo a redução dos desperdícios de tempo e melhorando os índices de produtividade da fábrica A Linha de Produção A linha de produção à ser realizado o estudo é uma linha de soldagem. Esta área recebe componentes cortados, dobrados e estampados de outras áreas da empresa e efetua a montagem de conjuntos através do processo de soldagem MAG. Nesta área existem diversos equipamentos de soldagem manual, bem como uma célula de soldagem robotizada, composta por dois braços robóticos e uma mesa giratória. A figura 02 apresenta um Lay-Out simplificado da linha de produção.

22 22 Figura 02: Lay-Out simplificado da linha de produção Fonte: O Autor A linha de produção em questão produz diversos componentes soldados de grande porte, principalmente para o ramo de plantadeiras agrícolas O produto: As peças soldadas nesta área da empresa são basicamente destinadas à montagem de plantadeiras agrícolas. Tratam-se de grandes conjuntos soldados que, após montados, formam a estrutura da máquina. O Suporte da Roda da Plantadeira, através das figuras 03 e 04, pode ser visualizada em sua aplicação final. Figura 03: Peça similar à produzida Fonte: O Autor

23 23 Figura 04: Plantadeira Agrícola onde são Aplicadas as peças Fonte: Bruning Tecnometal Ltda As condições do processo O processo de soldagem destes produtos é realizado na célula robotizada da linha de produção. Esta célula robotizada de solda realiza a soldagem de dois modelos de peças alternadamente, sendo que cada uma delas é montada em um dos lados da mesa giratória. A figura 05 indica as condições de soldagem do processo. Figura 05: Célula indicando a sequencia de Soldagem 1 2 Fonte: POWERMIG, 2016 Através da figura 05 é possível verificar que enquanto o robô de solda executa a operação na peça numerada 1, o operador realiza a montagem da

24 24 peça 2 no lado oposto da mesa giratória. Ao concluir o processo, a mesa rotaciona 180 e a peça 2 é soldada, enquanto o operador remove a peça 1 soldada e posiciona outra para execução do processo. Desta forma, ocorre a alternância entre a solda das duas peças. Nesta mesma célula de solda são processadas outras duas peças, que possuem características similares e são soldadas nas mesmas condições. Assim sendo, de acordo com a necessidade do cliente, existe a necessidade de troca dos dispositivos de soldagem de um par de peças para outro par, caracterizando desta forma o set-up na célula de solda. O planejamento do processo produtivo indica o tempo máximo que pode ser gasto para a realização do set-up, bem como a quantidade de set-ups máximo que pode ser realizado no período de um mês. Estas condições estão determinadas em função do custo gerado pelo Set-Up, que está sendo considerado no custo do produto a ser repassado ao cliente. Caso haja mais tempo gasto em set-up do que o previsto, significa que este custo não está embutido no preço do produto e a margem de lucro da empresa é impactada direta e negativamente. Na figura 06 observa-se o tempo adicional de set-up impactando diretamente nos lucros do negócio. Figura 06: Tempos excessivos impactam na lucratividade Fonte: O Autor

25 Set-up Condições Atuais Como visto anteriormente, os tempos de set-up excessivos, ou seja, o que vai além do previsto, não está sendo pago pelo cliente e impacta diretamente nos resultados da empresa. Da mesma forma, quando é possível realizar o set-up em um tempo menor do que o previsto, os lucros são impactados positivamente, já que os custos de produção, neste caso, são reduzidos. Na figura 07 observa-se a análise anterior acrescentada desta condição: Figura 07: O impacto da melhoria do tempo de Set-Up. Fonte: O Autor Com o objetivo de conhecer o processo de Set-Up e entender quais são as oportunidades de melhoria que este processo nos oferece, foi realizado o acompanhamento de um set-up na linha de produção, em que todo o processo foi filmado, objetivando uma posterior análise detalhada de todas as atividades que englobaram, naquele momento, o set-up na linha de produção. A figura 08 à seguir refere-se à linha de produção em questão, no momento do set-up. O item 01 trata-se dos braços robóticos de soldagem, e o item 02 é a mesa giratória em que ocorre a montagem das peças a serem soldadas.

26 26 Figura 08: Linha de produção no momento do Set-up 1 2 Fonte: Arquivo Próprio Através do acompanhamento e da filmagem, o que permitiu múltiplas visualizações da operação, foi possível avaliar criticamente cada uma das etapas do processo. Posteriormente, através destas informações, é possível determinar quais operações são de fato necessárias, quais não são, quais poderiam ser realizadas de outra maneira ou em um menor tempo, entre outros. 3.2 ANÁLISE DE CAUSAS E DETECÇÃO DE FALHAS Set-Up Análise Crítica O primeiro ponto a ser citado na análise do Set-Up atual foi as distâncias percorridas pelos operadores. O set-up foi realizado por duas pessoas, sendo que uma delas, em uma parte do tempo, utilizou-se da empilhadeira para locomoção e movimentação de peças e dispositivos. Desta forma, a análise foi realizada considerando as distâncias reais percorridas por cada uma das pessoas, bem como a distância percorrida pela empilhadeira. Para demonstrar estas movimentações, utilizou-se a ferramenta do diagrama espaguete. Consiste de um desenho do lay-out com linhas indicando os locais por onde os operadores caminharam durante o processo do Lay-Out. Posteriormente, conhecendo as distâncias reais do lay-out, foi possível determinar as distâncias percorridas por cada um. As figuras 09, 10 e 11 demonstram, respectivamente,

27 27 o diagrama espaguete desenhado para o operador 1, o operador 2 e a empilhadeira operada pelo operador 2. Figura 09: Diagrama espaguete do operador 1 Fonte: O Autor Figura 10: Diagrama espaguete do operador 2 Fonte: O Autor

28 28 Figura 11: Diagrama espaguete do operador 2 Fonte: O Autor Através desta análise, foi possível perceber que os operadores percorreram as seguintes distâncias: Operador 1: 295m Operador 2: 133m Operador 2 (Com empilhadeira): 225m Outras situações que podem ser observadas: a) O operador 1 passa múltiplas vezes pelo mesmo local, em frente ao robô de solda, de um lado para o outro; b) Operador 1 desloca-se para longe da área do set-up por algumas vezes; c) O operador 2, responsável pela movimentação de peças, dispositivos e ferramentas, desloca-se para longe da área do set-up diversas vezes, tanto com a empilhadeira quanto sem ela; Além da movimentação dos operadores, a análise das atividades realizadas por eles também é de suma importância, considerando que muitas das atividades talvez sejam possíveis de serem eliminadas, melhoradas ou

29 29 realizadas em um outro momento, evitando que as mesmas impactem nos tempos de set-up interno. Assim sendo, foi realizado um levantamento das atividades de cada um dos operadores, agrupando-as inicialmente em 5 grupos de atividades: Operação necessária, espera, movimentação, operação desnecessária e retrabalho. Os gráficos à seguir, mostrados nas figuras 12 e 13 indicam o percentual de tempo gasto em cada um dos grupos de atividades acima destacadas. Um detalhamento de todas as atividades do set-up de cada um dos operadores pode ser visto nos anexos 01 e 02. Figura 12: Atividades Operador 1 Fonte: O Autor Figura 13: Atividades Operador 2 Fonte: O Autor

30 30 Este indicador gráfico do tempo gasto pelos operadores permite que sejam tiradas algumas conclusões à respeito: a) Operador 1 fica 17% do tempo em espera, ou seja, sem realizar nenhuma atividade; b) Operador 1 tem 24% do seu tempo gasto em movimentação, apesar do set-up ser organizado para que o operador 2 realize as movimentações necessárias. c) 7% das atividades do operador 1 são desnecessárias, ou seja, não precisariam ser realizadas durante o período de set-up interno; d) Operador 2 possui 62% do seu tempo de movimentação. Apesar de ser esta a sua função, a movimentação é considerada um desperdício; e) 25% das atividades do operador 2 são desnecessárias, poderiam ser realizada em outro momento; f) Nenhum dos operadores realizou atividades que pudessem ser classificadas como retrabalho. Considerando todas estas atividades realizadas e os dados coletados até o momento, é possível perceber que existem diversas condições que podem ser melhoradas no processo de set-up, baseando-se nas 8 técnicas de redução de set-up citadas por Shingo (2005) Detecção das Causas A execução das atividades durante o set-up é algo não padronizado junto aos operadores. Isto significa que a sequencia de operações pode ser realizada da maneira como julgarem mais apropriado. A execução de atividades desta forma normalmente induz à execução das atividades de maneira aleatória, conforme detecta-se a necessidade de execução da mesma. A padronização de atividades permite avaliar, por exemplo, quais são todas as ferramentas que serão necessárias para o processo e busca-las todas de uma só vez, otimizando tempo do processo e facilitando a operação.

31 31 Esta falta de padronização traz outros diversos desperdícios, como excesso de movimentação, espera entre operações, execução de operações desnecessárias, ou seja, praticamente todos as condições prejudiciais detectadas na análise. As causas para cada uma das condições apresentadas foram detectadas através da técnica dos 5 porquês, sendo que foram detectadas as seguinte condições: Excesso de movimentação do operador 1: CAUSAS: Falta de padronização dos componentes dos dispositivos (porcas e parafusos de fixação), falta de sequencia de operações a serem realizadas, distância excessiva das ferramentas necessárias para execução das atividades. Excesso de Movimentação do operador 2 ( com e sem empilhadeira): CAUSAS: Falta de um local definido para posicionamento dos materiais a serem movimentados no Set-Up, movimentação de materiais em Set-Up interno que poderiam ser realizadas em Set-Up externo, distância excessiva dos locais de guarda dos dispositivos, distância excessiva dos locais de guarda de ferramentas, falta de lista de ferramentas necessárias ao processo de setup; Excesso de tempo de espera do operador 1: CAUSAS: Falta de padronização da sequencia de atividades do operador, indicando quais atividades ele poderia realizar sem a necessidade de aguardar o operador 2 concluir sua atividade, necessidade de aguardar o programador de robótica liberar o programa do robô para iniciar o processo de soldagem. Execução de operações desnecessárias pelo operador 1: CAUSAS: Operador realiza a troca de parafusadeira e cachimbos diversas vezes, em função da falta de padronização dos parafusos, realiza o cadastro da operação de set-up no sistema, o que poderia ser realizado durante o set-up externo.

32 32 Execução de operações desnecessárias pelo operador 2: CAUSAS: Caminhadas diversas para o mesmo local de guarda de ferramentas, posicionamento do dispositivo de solda trocado em dois pontos diferentes em função da falta de um local adequado para coloca-lo durante o set-up. Através desta análise detalhada das causas de cada uma das situações que consomem tempo do Set-Up, é possível perceber que diversas delas se repetem, ou seja, uma mesma causa provoca mais de um tipo de desperdício. Desta forma, listamos de maneira global as causas que, quando atacadas através de ações que as elimine, será possível obter ganhos significativos através da eliminação destes desperdícios na operação do Set-Up estudada. Causas Principais; 1 - Falta de padronização dos componentes dos dispositivos (porcas e parafusos de fixação); 2 - Falta de sequência padronizada de operações a serem realizadas; 3 - Distância excessiva das ferramentas necessárias para execução das atividades. 4 - Falta de um local definido para posicionamento dos materiais a serem movimentados no Set-Up; 5 - Movimentação de materiais em Set-Up interno que poderiam ser realizadas em Set-Up externo; 6 - Falta de lista de ferramentas necessárias ao processo de set-up; 7 - Necessidade de aguardar o programador de robótica liberar o programa do robô para iniciar o processo de soldagem; 3.3 DEFINIÇÃO DE AÇÕES DE MELHORIA Considerando as causas que foram detectadas para cada uma das situações problemáticas percebidas na análise da atual sistemática de troca de

33 33 ferramentas no processo de solda estudado, foram levantadas alternativas que poderiam eliminar estas causas e, consequentemente, melhorar as condições de set-up e reduzir os tempos desta etapa do processo. Assim sendo, podem ser definidos os kaizens (melhorias) a serem implementadas no processo. Os 3 pilares do kaizen são a realização de melhorias, a manutenção destas melhorias e a busca por novas oportunidades de melhoria em função dos resultados obtidos. A análise, portanto, foi realizada baseada em cada uma das causas separadamente, sendo que para cada causa foram determinadas uma ou mais ações. À seguir estão sendo citadas as ações propostas: Causa 1: Falta de padronização dos componentes dos dispositivos (porcas e parafusos de fixação). Ação 1: Alterar elementos de fixação dos componentes dos dispositivos de solda para que todos possuam a mesma bitola (padronização), permitindo que o operador não mais necessite trocar componentes ou até mesmo o dispositivo utilizado (parafusadeira pneumática) para soltar ou apertar os parafusos e porcas do dispositivo. Causa 2: Falta de sequencia de operações a serem realizadas; Ação 2: Elaboração de instrução de trabalho padronizada para o set-up, permitindo que cada um dos operadores saiba qual atividade executar em cada momento, evitando que as atividades sejam realizadas de maneira aleatória. Causa 3: Distância excessiva das ferramentas necessárias para execução das atividades; Ação 3: Aproximar local de guarda de ferramentas para uma área centralizada na linha de produção, permitindo que haja uma distância que não seja muito grande deste local em relação à nenhum dos postos de trabalho da linha de produção; Transformar atividade de busca de ferramentas de Set-Up interno em Set-up externo, ou seja, criar atividade para busca e disponibilização das ferramentas necessárias para o processo antes do inicio das atividades de setup interno;

34 34 Causa 4 - Falta de um local definido para posicionamento dos materiais a serem movimentados no Set-Up; Ação 4 Definir local para posicionamento dos dispositivos durante a operação do Set-up o mais próximo possível do posto de trabalho, visando evitar que haja perda de tempo de set-up interno com a movimentação dos dispositivos até o seu local de guarda definitivo. Causa 5 Movimentação de materiais em Set-up interno que poderiam ser realizadas em set-up externo; Ação 5 Criar padronização na movimentação dos materiais para que ferramentas e dispositivos sejam posicionados no posto de trabalho antes do inicio da atividade do set-up, bem como a retirada das caixas com componentes e peças o posto de trabalho antes da finalização do processo de soldagem, já permitindo o posicionamento das embalagens das novas peças a serem processadas antes do início do set-up interno; Causa 6: Falta de lista de ferramentas necessárias ao processo de set-up; Ação 6: Criar check list de atividades a serem realizadas pelo operador que realizará as atividades de set-up externo, permitindo que este disponibilize todas as ferramentas necessárias ao set-up antes do inicio do set-up interno, eliminando assim as caminhadas para a busca de ferramentas durante o set-up interno; Causa 7: Necessidade de aguardar o programador de robótica liberar o programa do robô para iniciar o processo de soldagem; Ação 7: Treinar e qualificar o operador do processo de soldagem permitindo que não haja a necessidade de chamada do programador para liberação do programa de soldagem, permitindo assim que a equipe responsável pelo Setup seja autossuficiente e não dependa de atividades de outras áreas para finalização do procedimento de set-up. A implementação destas 7 ações nos permite eliminar grande parte dos desperdícios de tempo, caminhada, movimentação de materiais, troca e busca

35 35 de ferramentas e dispositivos que não trazem benefício direto ao processo de set-up.

36 36 4 ANÁLISE DOS RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 COMPARATIVO DAS AÇÕES PROPOSTAS COM BASE NAS TÉCNICAS CITADAS POR SHINGO (2005) A determinação das ações propostas, realizadas através da detecção das causas do problema, podem ser comparadas às técnicas propostas por Shingo (2005), visando avaliar se todas foram levadas em consideração na proposta ou se não há outras oportunidades de melhoria. Assim sendo, à seguir estão detalhadas as análises à respeito de cada uma das técnicas comparadas com as ações já citadas: Técnica 1 Separação das Atividades de Set-Up Interno e Externo Esta técnica está diretamente ligada às condições atuais do processo. Algumas atividades que são atualmente set-up interno podem ser facilmente, e com ações simples, transformadas em set-up externo. Busca por ferramentas, movimentação de dispositivos para locais distantes podem ser citadas com exemplos clássicos destas condições. Técnica 2 Converter Set-Up interno em externo Criar locais para armazenagem de dispositivos e materiais próximos ao posto de trabalho, evitando que sejam levados até longe no set-up interno, são exemplos de transformação de tempo de set-up interno em set-up externo. Também a disponibilização das ferramentas necessárias ao processo antes do inicio do set-up interno. Técnica 3 Padronizar a função, não a forma A padronização dos elementos de fixação dos dispositivos de solda é um ponto que pode encaixar-se nesta técnica, já que assume-se neste momento que é possível adequar, à um baixo custo, os dispositivos para que todos possam ser montados e/ou desmontados utilizando-se as mesmas ferramentas. Técnica 4 Utilizar grampos funcionais ou eliminar os grampos

37 37 Este é um fator não avaliado e considerado como critico na análise efetuada. Assim sendo, uma avaliação mais detalhada ocorreu e foi possível observar que os elementos de fixação (parafusos e porcas) utilizados neste caso possuem o tamanho exato necessário, não havendo excessivo tempo de montagem e desmontagem. A possibilidade de troca da sistemática de fixação pode ser levada em consideração, mas deve trazer pequenos ganhos quando comparados às demais situações. Além disso, esta seria uma ação que requer um investimento mais elevado de adequação do dispositivo. Técnica 5 Usar dispositivos intermediários Este é um fator que já havia sido adotado, em algum momento anterior, pela equipe de desenvolvimento do processo. Diversos dispositivos de solda são montados sobre uma única mesa e, no momento da troca, troca-se a mesa e não cada dispositivo individualmente. Isto permite que haja uma troca consideravelmente mais rápida do que se houvesse a necessidade de troca de cada um dos dispositivos individualmente. Técnica 6 Adotar operações paralelas Esta técnica é adotada na sistemática atual, porém com adequações necessárias. Dois operadores realizam operações simultaneamente, mas sem uma sequencia regrada de operações (sem padronização). Assim sendo, muitas vezes um operador necessita aguardar o outro finalizar uma operação para poder executar sua próxima tarefa. A padronização de atividades e criação de check list de itens a serem realizados em set-up externo permitirá organizar as atividades, garantindo que nenhum dos dois operadores fiquem ociosos durante o tempo do set-up interno. Técnica 7 Eliminação de Ajustes O grande ganho relacionado à este fator trata-se da eliminação da necessidade de liberação do processo de soldagem pelo programador da área de robótica. Este processo pode ser considerado como um ajuste, já que o objetivo é realizar uma conferência de posicionamento de cordões e corrigir se necessário. A ação proposta, que considera que o próprio operador faça a análise da solda no momento do set-up, permite um ganho de tempo

38 38 considerável no processo. Neste caso, a chamada à programação seria realizada apenas no caso de haver problemas no processo de soldagem, o que baseado no histórico do processo ocorre com uma frequência baixa. Técnica 8 Mecanização Esta é uma técnica que pode ser utilizada, conforme literatura, quando as demais não permitirem que melhorias possam ser conseguidas. Baseado neste fato e no objetivo de buscar melhorias sem que hajam grandes investimentos, a opção neste momento foi de não considerar mecanizações de processo neste momento. 4.2 PREVISÃO DE MELHORIAS APÓS IMPLEMENTAÇÃO DAS AÇÕES Através das técnicas citadas na literatura, bem como da análise in loco do processo de set-up da linha de produção em questão, foi possível chegar à um conjunto de causas relacionadas aos desperdícios ocorridos no processo de set-up. À partir destes dados, foram determinadas ações que podem ser implementadas visando eliminar estas causas e, consequentemente, permitir um ganho considerável no processo de set-up do referido processo. Diversas condições que, no dia-a-dia, não são percebidas e que estão diretamente relacionadas aos desperdícios de tempo na execução dos set-ups podem ser detectadas quando são tratadas através de uma metodologia de análise. Ações simples, com baixos investimentos podem trazer benefícios consideráveis. A redução do tempo de set-up permite mais do que simplesmente manter a fábrica mais tempo em produção. Permite que a fabrica seja mais flexível, ou seja, se houver necessidade de realizar mais set ups em um determinado período esta condição não torna-se um problema, já que o tempo de set-up seria menor. A avaliação da eficiência das ações propostas apenas pode ser determinada após a implementação das ações na prática. No entanto, considerando que as ações atacam diretamente os pontos em que mais há tempos desperdiçados no processo, estima-se que haja uma redução de

39 39 aproximadamente 30% em relação ao tempo atual. Este resultado está baseado no fato de que os tempos de espera do operador 1 (17%) seja eliminada por completo, através da padronização das atividades. Além disso, o tempo de movimentação do operador 1 também reduzir-se-á em aproximadamente 50% com a aproximação das ferramentas necessárias e das transferências de movimentação de set-up interno para externo. Operador 1: 52% + 24% + 17% + 7% = 100% (Antes) Operador 1: 52% + 12% + 0% + 7% = 71% (Depois) Da mesma forma, o operador 2 também possui ações que reduzem consideravelmente os tempos das suas atividades. Através da avaliação das distâncias percorridas, a transferência de movimentação de set-up interno para externo permite a redução de suas atividades de movimentação em aproximadamente 30%. A aproximação das ferramentas e padronização das atividades permitirá também reduzir em 50% as operações desnecessárias, que serão realizadas em set-up externo ou em um tempo menor que o anterior. Desta forma: Operador 2: 62% + 25% % = 100% (Antes) Operador 2: 42% + 12% + 11% + 2% = 67% (Depois)

40 40 5 CONCLUSÃO Dedicar tempo na análise de novas tecnologias e conceitos industriais que visam investimentos com certeza é uma oportunidade de grandes ganhos de lucratividade e produtividade. No entanto, é possível perceber que, além desta possibilidade, existe uma gama grande de oportunidades de melhoria em processos já existentes dentro das industrias, que muitas vezes podem ser melhorados sem grandes investimentos e permitir bons índices de rentabilidade e reduções de custo. Através da análise do set-up proposto foi possível detectar diversas.oportunidades de melhoria, que permitem reduções significativas nos tempos de set-up do processo avaliado. Isto significa que, de fato, a análise constante de um processo é requerida para que ações de melhoria contínua sejam uma constante dentro dos processos industriais. Em breve será possível medir, na prática os resultados da implementação das ações propostas, já que as mesmas serão efetuadas no processo da empresa avaliada. Seja qual for o resultado, com certeza haverão no futuro novas possibilidades e alternativas de melhoria que podem ser implementadas e, continuamente, garantindo melhorias de produtividade e ganhos para a empresa. Recomenda-se, à partir das ações propostas, a execução dos 3 pilares do processo de Kaizen, ou seja, a realização, a manutenção e o acompanhamento dos resultados das melhorias implementadas na busca por novas oportunidades de melhorias.

41 41 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS OHNO, T. (2006) O Sistema Toyota de Produção: Além da produção em larga escala. Trad. Cristina Schumacher Porto Alegre: Artes Médicas. Editora Bookmann. SHINGO, S. (2005) O Sistema Toyota de Produção do ponto de vista da Engenharia de Produção. Trad. Eduardo Schaan 2ª Ed. Porto Alegre: Artes Médicas. Editora Bookmann LIKER, J.K. (2005) O modelo Toyota. Porto Alegre (RS): Editora Artmed. HINES, P. & TAYLOR D. (2000) Going Lean. A guide to implementation. Lean Enterprise Research Center, Cardiff, UK. MOREIRA A.C. & PAIS G.C.S. (2011) Single Minute Exchange of Die. A Case Study Implementation. Journal of Technology Management & Innovation Vol. 6 Issue 1. BARTZ, T., SILUK, J.C.M. & RIFFEL E.T. (2012). Uso da Troca Rápida de Ferramentas TRF como estratégia de aumento de produtividade em uma rotuladora de garrafas plásticas. Revista Tecno-lógica, Santa Cruz do Sul, V.16, n 2. ADANNA I.W., SHANTHARAM A. (2013) Improvement of Setup time and Production Output with the use of Single Minute Exchange of Die Principles (SMED). International Journal of Engineering Research. V. 2, Issue No 4. Web Site Powermig, consulta em 13/03/2016, disponível em:

42 ANEXOS 42

43 43 ANEXO 1 OPERAÇÃO (Operador 1) CLASSIF. TEMPO Montar parafusadeira (00:15-00:35) D 20 A Operação necessária 548 Soltar parafusos da mesa (01:35) A 60 B Espera 180 C Movimentação 256 Operação Guardar escada e parafusos (02:10) D 35 D desnecessária 78 E Retrabalho 0 Recolher componentes do chão (02:20) D 10 Afastar talha (02:40) C 20 Aguardar troca de dispositivo (05:40) B 180 Apertar dispositivo (06:40) A 60 Conectar parafusadeira (apertar grampos) (06:53) D 13 Soltar peça do dispositivo (07:32) A 39 Buscar talha (07:52) C 20 Retirar peça do dispositivo (09:02) A 70 Trocar peça de estágio ( 09:36) A 34 Montar peça no primeiro estágio (10:33) A 57 Apertar grampos ( 11:30) A 57 Passar anti-respingo (11:50) A 20 Buscar peça para medir (12:25) C 35 Medir com paquimetro (12:50) A 25 Posicionar peça (14:03) C 73 Medir com paquimetro (14:46) A 43 Posicionar peça ( 15:10) C 24 Medir com DMM's ( 16:23) A 73 Posicionar peça ( 17:22) C 59 CODI (17:32) A 10 Levar peça para medição (17:57) C 25

44 44 ANEXO 2 OPERAÇÃO (Operador 2 e empilhadeira) CLASSIF. Tempo Retirar embalagens do lado esquerdo C 40 Retirar embalagens central C 20 Retirar mesa C 40 A Operação necessária 111 B Espera 15 C Movimentação 595 Operação D desnecessária 242 E Retrabalho 0 Guardar dispositivo C 115 Trazer dispositivo C 107 Fechar garfos A 16 Trazer mesa C 40 Trazer embalagens centrais C 40 Trazer embalagens lado esquerdo C 55 Estacionar empilhadeira B 15 Pegar carrinho para medir peça C 25 Posicionar carrinho para medir peça C 15 Buscar etiqueta C 20 Preencher etiqueta e colocar na peça (10:50) A 95 Buscar paquimetro(11:36) C 46 Levar peça para medição (errou) (12:25) D 49 Buscar DMM (12:57) C 32 Buscar Dispositivos (15:37) D 160 Buscar Dispositivos (16:10) D 33