Balanceamento da linha de Montagem. Nivelamento da produção

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1 Balanceamento da linha de Montagem Nivelamento da produção

2 Introdução Layout - Definição - Importância - Tipos básicos

3 Conceitos básicos Projeto detalhado do arranjo físico por produto - Envolve arranjar os recursos de maneira a conformar-se às necessidades de processamento do produto/serviço - Linha de montagem: conjunto finito de elementos de trabalho ou tarefas, cada uma tendo um tempo de processamento de operação e um conjunto de relações de precedência que especificam a ordem permitida das tarefas - Decisões: - Que tempo de ciclo é necessário? - Qual o número mínimo de estágios necessários? - Como lidar com as variações no tempo para cada tarefa? - Como balancear o arranjo físico? - Como arranjar os estágios?

4 Conceitos básicos 1) Tempo de ciclo necessário - É vital, pois influencia significativamente a maioria das outras decisões - É o tempo que deve decorrer entre a saída de dois produtos consecutivos da linha - Cálculo: considera a demanda de tempo dos produtos e a quantidade de tempo disponível para a produção durante o mesmo intervalo

5 Conceitos básicos 1) Tempo de ciclo necessário - Exemplo: banco com número de solicitações de empréstimos de 160 por semana e 40 horas de trabalho semanais deseja projetar uma operação para esse atendimento Tempo de ciclo necessário = tempo disponível / quantidade a ser processada Tempo de ciclo necessário = 40 / 160 = 0,25 = 15 minutos

6 Conceitos básicos 2) Número mínimo de estágios - Depende do tempo de ciclo e da quantidade de trabalho necessária (conteúdo do trabalho tempo que se gastaria para fazer uma unidade se houvesse um só posto de trabalho) - Pode variar, chegando até centenas... - Quanto maior o conteúdo do trabalho e menor o tempo de ciclo maior será o número de estágios necessários

7 Conceitos básicos 2) Número mínimo de estágios - Exemplo: o banco do exemplo anterior calculou que o conteúdo do trabalho médio para processar um pedido de empréstimo é 60 minutos. Número de estágios = conteúdo total do trabalho / tempo de ciclo necessário Número de estágios = 60 / 15 = 4 estágios OBS: se o número não for inteiro, arredondar para cima.

8 Conceitos básicos 3) Variação do tempo da tarefa - Até agora, no exemplo, considerou-se tempos fixos - Na prática, esse fluxo não é tão regular - 15 minutos: valor médio - Variabilidade dos tempos: inevitável - Causas: - Variabilidade dos produtos - Variações na coordenação física e esforço das pessoas

9 Conceitos básicos 3) Variação do tempo da tarefa - Consequências principais: - Filas - Perda de tempo disponível para trabalho

10 Balanceamento da linha de Montagem - Consiste em garantir uma alocação equânime de trabalho para cada estágio da linha - ALBP (assembly line balancing problem): atribuir as tarefas a um número ordenado de estações de trabalho, de tal forma que as restrições de precedência entre as tarefas sejam respeitadas e alguma medida de eficiência seja otimizada. - Medida da eficácia da atividade de balanceamento: perda de balanceamento - Perda de balanceamento: tempo desperdiçado por meio da alocação desigual de trabalho como uma porcentagem do tempo total investido no processamento de um produto/serviço

11 carga Universidade Federal de Goiás Campus Catalão Balanceamento da linha de Montagem Exemplo TC = 3 min 3,0 2,5 2,0 1,5 0,5 2,3 2,5 2, estágio Trabalho alocado tempo ocioso Tempo ocioso = (3-2,3)+(3-2,5)+(3-2,2) = 2,0 min Perda = 2 min / 4x3min = 2/12 = 16,67%

12 Balanceamento da linha de Montagem Técnicas de balanceamento - Diagrama de precedência: representação do ordenamento dos elementos que compõem o conteúdo do trabalho total - Figuras usadas: - Círculos: elementos de trabalho - Setas: ordenamento entre os elementos

13 Balanceamento da linha de Montagem Abordagem geral para balanceamento - Alocar os elementos do diagrama de precedência ao primeiro estágio (começando da esquerda) na ordem das colunas até a quantidade mais próxima ao tempo de ciclo necessário, sem excedê-lo - Depois passar para o próximo estágio e realizar o mesmo procedimento - Continuar até que todos os elementos de trabalho estejam alocados - Questão importante: como selecionar um elemento a ser alocado quando mais de um pode ser escolhido? - Regras heurísticas: escolher o com maior tempo ou com maior número de elementos subsequêntes

14 Balanceamento da linha de Montagem Exemplo: Suponha uma linha de produção de determinado produto com os seguintes elementos e diagrama de precedência. Pedido inicial de 6000 produtos por semana e tempo disponível de trabalho 40h semanais e 0,15 min a b c d f g i 0,10 min 0,30 min 0,35 min 0,25 min 0,05 min 0,10 min 0,20 min h 0,05 min TC = 40x60 / 6000 = 0,40 min Estágios = 1,55 / 0,40 = 3,87 ~ 4

15 Balanceamento da linha de Montagem Exemplo: Suponha uma linha de produção de determinado produto com os seguintes elementos e diagrama de precedência. Pedido inicial de 6000 produtos por semana e tempo disponível de trabalho 40h semanais 0, e 4 0,15 min a b c d f g i 0,10 min 0,30 min 0,35 min 0,25 min 0,05 min 0,10 min 0,20 min 0,40 0,35 0,40 h 0,05 min Tempo ocioso = (0,40 0,40)+(0,40 0,35)+(0,40 0,40)+(0,40 0,40) = 0,05 min Perda = 0,05 min / 4x0,40 min = 0,03125 = 3,125%

16 Balanceamento da linha de Montagem Organizando os estágios Opções possíveis para o exemplo do banco 15 min 15 min 15 min 15 min 60 min 60 min 30 min 30 min 60 min 30 min 30 min 60 min

17 Balanceamento da linha de Montagem Caracterização do problema de balanceamento de linha (ALBP) - Todos os ALBP: - Todos os dados utilizados são conhecidos - Uma tarefa não pode ser dividida entre duas ou mais estações - As tarefas respeitam uma relação de precedência - Todas as tarefas devem ser processadas

18 Balanceamento da linha de Montagem Classificação dos problemas de balanceamento de linha Quanto a complexidade Problema simplificado de balanceamento de linha (SALBP) - Todas as estações podem processar qualquer tarefa - O tempo de processamento é independente da estação - A linha total é considerada uma série - Um único produto

19 Balanceamento da linha de Montagem Classificação dos problemas de balanceamento de linha Quanto a complexidade Problema generalizado de balanceamento de linha (GALBP) - Produção de dois ou mais produtos (modelos múltiplos) - Restrições posicionais - Estações paralelas - etc

20 Balanceamento da linha de Montagem Classificação dos problemas de balanceamento de linha Existem basicamente duas abordagens de solução para o SALBP: a) métodos exatos ou ótimos; b) algoritmos heurísticos

21 Balanceamento da linha de Montagem Exemplo de algoritmo para solução de ALBP - Helgeson e Birnie (1961): ordenação por peso posicional - Peso posicional = tempo da tarefa + tempo das tarefas que a seguem Regras para balanceamento final i) selecione a tarefa de maior peso e a coloque na primeira estação ii) Calcule o tempo ocioso da estação (tempo de ciclo soma dos tempos de processamento das tarefas já designadas à estação) iii) Selecione a próxima tarefa com maior peso posicional e antes de designá-la para a estação faça: a) Se a tarefa de imediata precedência já foi designada, proceda para iii-b. Se não, proceda para iv b) se o tempo de processamento dessa tarefa for menor que o tempo ocioso da estação, designe-a e recalcule o tempo ocioso. Se não, proceda para iv

22 Balanceamento da linha de Montagem Exemplo de algoritmo para solução de ALBP - Helgeson e Birnie (1961): ordenação por peso posicional Regras para balanceamento final iv) Continue selecionando as próximas tarefas, checando e designando-as se possível na estação corrente analisando as duas condições: a) todas as tarefas devem ser testadas b) designar à estação somente as tarefas que satisfaçam as relações de precedência e tenham tempo de processamento menor que o tempo ocioso restante v) Selecionar as tarefas restantes para a segunda estação e proceda com os passos anteriores da mesma maneira vi) Continue designando tarefas às estações até que todas sejam designadas

23 Balanceamento da linha de Montagem Exemplo de algoritmo para solução de ALBP - Helgeson e Birnie (1961)*: ordenação por peso posicional - Exemplo. Tempo de ciclo necessário = 1 minuto * Helgeson and Birnie, W.P. Assembly Line Balancing Using Ranked Positional Weight Method. Journal of Industrial Engineering.

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25 Nivelamento da produção - A harmonização do fluxo de produção para frear ondas de reações que ocorrem principalmente em decorrência das variações de programação é denominada nivelamento da produção em japonês heijunka - Quando uma mudança é feita na montagem final, as alterações repercutem em toda a linha e, muitas vezes, em toda a cadeia de suprimentos. Uma maneira de eliminar o problema é fazer com que os ajustes sejam mínimos por meio da definição de um plano de produção mensal congelado, gerando uma demanda estável - A Toyota fazia isso fabricando a mesma variedade de produtos (mix) todos os dias em pequenas quantidades e, com isso, sempre se tinha um mix total disponível para atender às variações da demanda

26 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: - 1- Produza de acordo com seu takt time - O takt time é a frequência com que você deve produzir uma peça ou produto, baseado no ritmo de vendas, para atender a demanda dos clientes. É calculado dividindo-se o tempo disponível de trabalho por turno pelo volume de demanda do cliente por turno. takt time tempo de trabalho disponível por turno demandado cliente por turno - Exemplo: considerando um turno de 8 horas e uma demanda de 480 peças por turno, qual é o takt time? 8x60x takt time segundos

27 Nivelamento da produção - Isso significa que os clientes estão comprando esta peça na razão de um a cada 60 segundos ou 1 minuto. - Se produzir mais de uma peça por minuto serão formados estoques que não serão vendidos - Se se produzir menos de uma peça por minuto não se atenderá a demanda. - Produzir de acordo com o takt time requer: - fornecer resposta rápida para problemas - eliminar causas de paradas de máquinas - reduzir/eliminar tempos de troca

28 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 2- desenvolva um fluxo contínuo onde possível Isso significa produzir uma peça de cada vez, sem parada, ou seja, prefira processos sem formação de estoques intermediários isoladores ou produção por lotes.

29 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 3- use supermercados para controlar a produção onde o fluxo contínuo não se estende aos processos anteriores Quando é necessário produzir em lotes: - tempo de ciclo muito rápido ou lento - quando há uma distância grande entre os processos (assim, o transporte de uma peça é proibitivo) - quando o lead time do processo for muito longo

30 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 4- envie a programação do cliente para somente um processo Com o uso do sistema puxado com supermercado, a fábrica precisará programar somente um processo, o que definirá o ritmo para todos os processos anteriores, assim, o processo puxador frequentemente é o último.

31 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 5- distribua a produção de diferentes produtos uniformemente no decorrer do tempo no processo puxador nivele o mix de produção - Embora seja mais simples programar longas corridas de um tipo de produto e evitar mudanças, isso cria sérios problemas no ponto de vista da produção enxuta - Primeiro, dificulta o atendimento de clientes que querem algo diferente do lote que está em processamento, exigindo assim mais produtos em estoque se se quiser atender esses clientes - Além disso, longas corridas significam lotes grandes, aumentando o estoque em trânsito, nos supermercados e em toda a fábrica, tendendo a aumentar à montante (efeito chicote).

32 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 5- distribua a produção de diferentes produtos uniformemente no decorrer do tempo no processo puxador nivele o mix de produção - Nivelar o mix significa distribuir a produção de diferentes produtos uniformemente durante um período de tempo - Por exemplo, em vez de montar todos os produtos tipo A pela manhã e todos os tipo B pela tarde, nivelar significa alternar repetidamente entre menores lotes de A e B.

33 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 5- distribua a produção de diferentes produtos uniformemente no decorrer do tempo no processo puxador nivele o mix de produção - Quanto mais nivelado o mix, mais apto o processo está para responder às diferentes solicitações dos clientes com lead time pequeno enquanto mantêm um estoque pequeno de produtos acabados - Esse nivelamento, no entanto, é conseguido a custo de mais setups.

34 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 6- crie uma puxada inicial com a liberação e retirada de somente um pequeno e uniforme incremento de trabalho no processo puxador - A produção de grandes lotes causa os seguintes problemas: - o volume de carga ocorre de forma irregular, com picos e depressões que causam sobrecargas em alguns centros de trabalho e ociosidade em outros - a situação atual será difícil de monitorar (estamos adiantados ou atrasados?) - responder a mudanças de pedidos fica muito mais complicado

35 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 6- crie uma puxada inicial com a liberação e retirada de somente um pequeno e uniforme incremento de trabalho no processo puxador - Assim, estabelecer um ritmo de produção consistente ou nivelado cria um fluxo de produção previsível que, por sua natureza, o alerta para problemas de tal modo que você pode tomar rápidas ações corretivas

36 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 6- crie uma puxada inicial com a liberação e retirada de somente um pequeno e uniforme incremento de trabalho no processo puxador - Há várias maneiras de se liberar pequenas e uniformes quantidades de trabalho - Uma ferramenta usada em algumas empresas é o quadro de nivelamento de carga ou heijunka box. Trata-se de um conjunto de escaninhos para os cartões kanban de cada tipo de produto. Os cartões são colocados no quadro na seqüência do mix desejado.

37 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos:

38 Nivelamento da produção - Para conseguir isso no chão de fábrica, deve-se seguir os seguintes passos: 7- desenvolva a habilidade de fazer toda parte todo dia nos processos de fabricação - Por meio da redução dos tempos de troca e produzindo lotes menores