PADRÕES DE PRODUÇÃO PELA TÉCNICA DE DECOMPOSIÇÃO DE OPERAÇÕES José Luiz Contador Faculdade de Engenharia da UNESP / Campus de Guaratinguetá - Departamento de Produção E-mail: jluiz@feg.unesp.br - ; Fax: (012) 525-2466 Abstract This work presents a new technique on Time Study. The main idea is to decompose the whole manufacturing process in several hierarchical operation levels until reaching the "elementary operations" (that will always be present in any product to be manufactured). After that, standard-times for elementary operations are obtained using traditional techniques and, by a composition process, the standard-time for the whole manufacturing process is performed. This technique is compared with the traditional work measurement technique (Stop-Watch Time Study) in terms of cost and effort to obtain standards of production. The author presents his background about the implementation of the technique in a particular industry and gives several types of production systems in which the present technique can be applied. Keywords: Times and Motions, Standard Time, Productivity Management 1. Introdução É indiscutível a importância que possui para a indústria o conhecimento do padrão de produção de seus produtos, pois é uma informação de generalizada aplicação em todos os níveis hierárquicos da empresa. O grande problema por trás da determinação de padrões de produção é que as técnicas tradicionais não são apropriadas para esse fim. A técnica de cronometragem, a mais difundida, não é apropriada para esse propósito, devido, principalmente, a três motivos: a) morosidade; b) alto custo; e c) especificidade. Um bom cronometrista é capaz de concluir não mais do que dois padrões por dia, considerando operações de duração não demasiadamente longa. Imaginando uma empresa com mil produtos, possuindo uma média de oito operações cada um, uma equipe de três cronometristas gastaria cerca de cinco anos de trabalho para levantar padrões para todos os produtos da fábrica. Como durante esse período, muito provavelmente ocorrerão modificações na linha de produtos, o trabalho jamais se concluirá, devido sua morosidade. O alto custo da técnica de cronometragem é um fator decorrente da sua morosidade. Entre salário e encargos, um cronometrista custa á empresa cerca de US$ 2400 por mês. Em um ano, três cronometristas custariam US$ 86.000. Assim, essa indústria hipotética investiria este montante anualmente em um trabalho infindável. A especificidade da técnica de cronometragem imprime outra grande limitação. Qualquer alteração no processo, nas características do produto, ou no método de trabalho, torna a informação obsoleta.
Assim, o desenvolvimento de novas técnicas de determinação de tempos de fabricação que possam fornecer resultados confiáveis a baixo custo e em tempo hábil, trará inestimáveis benefícios às indústrias. Contador e Contador (1990) apresentaram uma técnica para apurar padrões de fabricação através de um modelo matemático construído de forma a relacionar as variáveis de operação da máquina com o tempo de fabricação, cuja aplicabilidade se dá em situações nas quais a máquina é quem comanda o trabalho. O modelo é construído através de regressão estatística com base no tempo padrão de uma pequena amostra de produtos obtido a partir da técnica de cronometragem. Em 1992, os mesmos autores apresentaram outra técnica para apurar padrões a partir dos apontamentos de mão-deobra, voltada para situações nas quais o trabalho é comandado pelo homem, onde os dados são tratados estatisticamente. Ambas as técnicas apresentam resultados bastante confiáveis, em curto espaço de tempo e a baixíssimo custo, conforme as experiências relatadas pelos autores. Neste trabalhoapresenta-se uma metodologia para apurar padrões de produção para situação na qual a operação pode ser decomposta em operações elementares, (são ações que estarão presentes em qualquer produto a ser fabricado). A idéia central é obter padrões para essas operações elementares e, a partir de um processo de composição, chegar ao padrão do produto a ser processado. A metodologia desenvolvida utiliza conceitos propostos em ambos os trabalhos citados anteriormente e foi desenvolvida para uma empresa de fabricação de chapas de aço pré pintadas com o objetivo de determinar padrões para as operações de corte de chapa. A idéia de obter padrões a partir de operações elementares, na verdade, não é nova. Barnes (1997) apresenta a idéia em seu livro, porém, enfocando operações isoladas (soldagem, fesagem, estc). A metodologia aquí apresentada, além de ser mais abrangente (envolver todo processo de fabricação), objetiva determinar padrões relativos a uma dada ordem de fabricação. Ademais, trata-se de uma aplicação bem sucedida da atuação da Engenharia de Produção ao nível de chào de fábrica. Esses fatores, a nosso ver, recomendam sua divulgação. Na seção 2 é apresentada a aplicabilidade da técnica, descrevendo a situação na qual ela foi desenvolvida. Na seção 3, é feita a apresentação da metodologia, a qual é exemplificada através de um exemplo real, apresentado na seção 4. A última seção é reservada para as conclusões e apresentação dos resultados obtidos na empresa onde foi aplicada 2. Aplicabilidade da Técnica A metodologia de determinação de padrões por decomposição de operações, ao contrário das técnicas tradicionais, enfoca o processo de fabricação e não o produto. Embora a idéia de decomposição possa ser aplicada de forma generalizada, não é aconselhável utilizá-la em operações de curta duração, pois apresentará baixa eficiência, uma vez que, nesses casos, as operações elementares acabariam quase por se confundir com os Therbligs. Assim, aconselha-se sua utilização em operações de longa duração e nas quais as diversas fases de fabricação podem ser decompostas em ações padronizáveis que estarão presentes, de forma parcial ou total, em grande parte dos produtos a serem processados. Um caso típico de aplicação é a operação de corte de chapas, situação para a qual a técnica foi desenvolvida. Nesta operação, o material entra na máquina em forma de bobina através de uma seqüência de rolos para endireitá-la, recebe uma aplicação de
polietileno para proteção (um filme colante aplicado à chapa através da pressão de um rolo) e segue para dentro de um fosso que funciona como um acumulador que armazena a quantidade de chapa que é enviada pelos rolos endireitadores durante o pequeno intervalo tempo em que sua extremidade fica parada para que se dê o corte transversal. Em seguida, a chapa é enviada através de uma esteira até o rolo alimentador (este rolo, situado imediatamente antes da guilhotina, "puxa" uma quantidade de chapa que está acumulada no fosso numa extensão exata do tamanho a ser cortado e pára para que se dê o corte transversal). Após o corte transversal, a chapa seccionada segue através de outra esteira até as tesouras rotativas que a cortam longitudinalmente, dividindo-a em duas ou mais partes, produzindo os blanques, conforme as dimensões do produto (essas tesouras são montadas em dois eixos paralelos por entre os quais a chapa passa e sofre, então, a ação das tesouras). Após a saída das tesouras, os blanques são encaminhados através de outra esteira para serem embalados. São, então, retirados da máquina, um a um, e acondicionados, um sobre os outros, até formar a quantidade de peças definida em cada embalagem. As características aqui presentes que favorecem a aplicabilidade da técnica são: (a). a operação completa de corte de chapas é constituída de várias atividades (atividade de montagem das tesouras de corte ou do plano de corte, atividade de colocação da bobina, atividade de troca do rolo de polietileno, atividade de corte da chapa propriamente dito, atividade de fechamento da embalagem, etc); (b). as diversas atividades estão, na sua maioria, presentes em qualquer produto a ser executado; (c) as atividades são executadas de forma semelhante para qualquer produto. Com essas características presentes, é possível determinar o tempo-padrão de execução de um determinado produto comandado por uma dada ordem de fabricação (OF). O que define o produto são as dimensões dos blanques, as cartacterísticas do material e a forma de embalgem. Uma OF, basicamente, define a quantidade de um dado produto a ser produzido. A informação básica que se deseja é a duração de cada uma das atividades que compõem o processo de fabricação de um determinado produto. Essa informação pode ser obtida a partir dos tempos-padrão das operações elementares que compõem uma atividade, desde que essas operações elementares sejam adequadamente definidas. Frente a uma determinada OF, identifica-se as atividades necessárias à sua execução e os tempos-padrão de cada atividade em função das características do produto comandado pela OF, para então determinar o tempo-padrão de execução da OF. Esta é, em linha gerais, a metodologia proposta para determinar padrões de fabricação através da técnica de decomposição de operações, a qual será detalhada na seção seguinte. 3. A Metodologia de Decomposição de Operações Estando presentes as condições que permitem a aplicação da técnica de decomposição de operações para determinação de padrões de fabricação, a metodologia a ser seguida, a qual pode se visualizada através da Figura 1, prevê os seguintes passos: Passo 1- definir as fases do processo de fabricação; Passo 2- identificar todas as possíveis atividades que poderão estar presentes no processo de fabricação; Passo 3- decompor as atividades do processo em quantos níveis forem necessários, até que seja possível representá-la por ações que chamaremos de operações elementares;
Passo 4- determinar o tempo-padrão de execução de cada uma das operações elementares, utilizando técnicas tradicionais de cronometragem; Passo 5- identificar formas para determinar o tempo-padrão de cada uma das atividades do processo a partir do tempo-padrão das operações elementares e das características de um determinado produto; Passo 6- descrever o método de trabalho para um determinado produto a ser processado para identificar as atividades que determinarão o tempo de execução de cada uma das fases do processo; Passo 7- descrever cada uma das fases que compõem uma determinada OF como uma composição de atividades; e Passo 8- determinar o tempo padrão de processamento da OF a partir do tempopadrão das diversas fases que a compõem. A explicação dos passos do procedimento a serem seguidos na implantação da técnica pode ser auxiliada pelo exemplo em questão, envolvendo o processo de corte de chapas de aço As fases do processo resultam do primeiro nível de decomposição da operação e devem ser definidas independentemente do produto ou da OF a ser processada. No caso de corte de chapas, o processo foi dividido em três fases: preparação da máquina, corte das chapas e embalagem do produto. Fig 1. Procedimento para determinação do padrão da OF As atividades, por sua vez, são compostas por porções do trabalho que estarão presentes nas diversas fases do processo, também independentemente do produto ou da OF a ser processada. Possuem uma importância estratégica na aplicação da técnica e resultam do segundo nível de decomposição da operação. No exemplo em questão, foram: definidas as seguintes atividades pertencentes à cada uma das fases do processo. FASES ATIVIDADES 1. Preparação da máquina 1a) montagem do plano de corte; 1b) limpeza dos rolos que ficam em contato com a chapa (rolo aplicador do polietileno; rolos niveladores e rolo alimentador); 1c) colocação da primeira bobina e corte da ponta da chapa
que apresenta defeito ou falhas de pintura; 1d) colocação do rolo de polietileno na máquina; 1e) preparação dos suportes da embalagem 2. Corte da chapa 2a) troca da bobina 2b) troca do rolo de polietileno 2c) corte da chapa propriamente dito 3. Embalagem 3.a) preparação do suporte da embalagem 3b) recolhimento e empilhamento dos blanques 3c) fechamento da embalagem Tabela 1 -Descrição das fases e atividades do processo de corte de chapas O próximo passo é decompor cada atividade em operações elementares, utilizando, para tanto, quantos estágios de decomposição forem necessários. É sobre as operações elementares que se aplicará a técnica de cronometragem. Assim, deve-se observar, na sua identificação, todos os princípios que norteiam a definição dos "elementos de operação" na aplicação da técnica de cronometragem com um cuidado adicional : o de permitir identificar as possíveis diferenças na sua duração quando se passa de um produto para outro. Como exemplo, tome a atividade de fechamento da embalagem, que foi seccionada nas seguintes operações elementares, utilizando-se apenas um estágio de decomposição: a) envolver e fechar o pacote de chapas com folha de polietileno; b) colocar as cantoneiras metálicas em volta do pacote, colocar fitas metálicas e prender; e c) preparar nova embalagem. Observou-se que foi necessário destacar a operação elementar (b) das demais, pois seu tempo de execução dependia do numero de fitas metálicas que, por sua vez, depende da especificação do produto (tamanho da embalagem). O Passo 4 é auto-explicativo. No Passo 5, deve-se cuidar para que seja sempre possível determinar o tempo-padrão de cada atividade, quando vinculada, a um dado produto, através de um processo de composição de operações elementares. Tome, por exemplo, a atividade de fechamento da embalagem. Seu tempo padrão pode ser determinado através de uma expressão matemática, função do número de fitas metálicas utilizadas no pacote, que depende das dimensões da embalagem e, portanto, do produto. No Passo 6, deve-se identificar quais as atividades que definirão o tempo de execução de cada fase da operação. Pode ocorrer que uma atividade seja executada paralelamente a outra e, portanto, não adiciona tempo ao processo. Como exemplo, podese citar a atividade de recolhimento e empilhamento dos blanques, que é feita durante a fase de corte das chapas. A própria atividade de fechamento da embalagem, muitas vezes pode ser executada com máquina em movimento e, nesse caso, também não adicionará tempo ao processo. Assim, conhecendo-se as características de um produto, é possível descrever o método de trabalho de forma a identificar quais as atividades que determinarão o tempo de execução de cada uma das fases do processo, para aquele produto.
No Passo 7, deve-se, a partir dos dados da OF, identificar quantas vezes cada atividade será executada para executar cada uma das fases daquela OF. Por exemplo, quantas ciclos de embalagem deverão ser executados para executar a fase de embalagem. Conhecendo-se o tempo consumido em cada ciclo, dado pela soma dos tempos-padrão das atividades da embalagem, pode-se então determinar o tempo-padrão dessa fase. Fazendo isso com todas as demais fases do processo, chega-se ao tempo-padrão de execução de uma dada OF (Passo 8). 4. Exemplo de Aplicação Nesta seção, detalharemos o exemplo que vimos apresentando com o objetivo de ilustrar a aplicação da técnica. O exemplo refere-se a uma determinada máquina da fábrica, a qual corta a chapa transversalmente a chapa contínua, definindo o comprimento dos blanques e, em seguida, secciona longitudinalmente a chapa já cortada transversalmente, dividindo-a em dois ou mais blanques, definindo a largura de cada um deles, conforme as dimensões do produto. A aplicação dos passos 1e 2 resultou na decomposição da operação em fases e estas, em atividades, as quais estão descritas na Tabela 1. No Passo 3, cada atividade foi decomposta em operações elementares, cuidando-se para que permita identificar as possíveis diferenças na sua duração quando se passa de um produto para outro. Das diversas atividades definidas para representar o processo, as seguintes possuem duração que varia em função do produto: 1a) montagem do plano de corte 2c) corte da chapa propriamente dito 3c) fechamento da embalagem As demais atividades possuem duração independente do produto. Em contrapartida, várias dessas possuem forte componente artesanal, o que ocasiona alta variabilidade no seu tempo de execução (por exemplo, as atividades de troca de tobina, troca de rolo de polietileno, limpeza dos rolos da máquina). Para essas atividades, foi aplicada a análise apresentada em Contador e Contador (92; 92) para definir seu padrão. Esta análise levou a definir o tempo-padrão da atividade através da expressão [µ(t) - α.σ(t)], com α=1,0. Nesta expressão, µ(t) e σ(t) representam, respectivamente, a média e o desvio-padrão das valores cronometrados para a duração (T) da atividade. Constatado que T possui distribuição Normal de probabilidades, este critério permite que cerca de 16% das vezes o valor padrão seja suplantado. Caso se fixasse o padrão igual à média, então 50% das vezes ele seria suplantado, o que desestimularia a busca por crescente produtividade. Para um aprofundamento deste critério, ver as referências citadas. A atividade de montagem do plano de corte corresponde ao trabalho de colocação e ajuste das facas rotativas em de dois eixos paralelos, um superior e outro inferior, cuja distância relativa das facas define a largura dos blanques a serem cortados. Para cada corte longitudinal da chapa é necessário um par de facas montadas cada uma em um dos eixos, uma quase que tangenciando a outra. As operações elementares definidas para compor essa atividade são: -desmontar a mesa de saída da blanqueadeira; -abrir cabeçote da blanqueadeira; -retirar espaçadores e facas do plano de corte anterior;
-colocar espaçadores e facas para o plano de corte atual; -ajustar cada par de facas; -montar a mesa de saída da blanqueadeira; A atividade de montagem do plano de corte possui duração que varia em função do produto devido ao número de facas que devem ser montadas e ajustadas. Se a chapa for seccionada em m blanques, deve-se montar e ajustar (m+1) pares de facas, sendo que dois pares de facas são montados nas extremidades dos rolos e são utilizadas para refilar a chapa. Com a aplicação dos Passos 4 e 5 da metodologia exposta, pôde-se representar a duração dessa operação elementar através de uma equação matemática, função do número de blanques a ser cortado, construída a partir de regressão estatística, que apresentou um valor para o coeficiente de correlação de 91%. As demais operações elementares são independentes do produto e possuem duração que pôde ser considerada constante. A equação seguinte fornece o tempo de montagem do plano de corte (t[1a]) em função do número de blanques a serem cortados (n b ): t(1a) = 1,3 n b + 57 [min] Para a execução da atividade de corte da chapa propriamente dito (atividade 2c), devido às características da máquina, o ajuste de sua velocidade de trabalho depende da extensão longitudinal dos blanques (quanto maior o comprimento do blanque, maior velocidade de corte é permitida). Com informações obtidas junto ao fabricante da máquina aliadas aos resultados de experiências com diversos tamanhos de blanques, pôde-se definir a velocidade padrão da máquina para cada tamanho de blanque. Uma vez definido o produto a ser processado, pôde-se então determinar a velocidade de trabalho da máquina (V). Com esta informação, pôde-se determinar o tempo de corte (t[2c])de um dado produto através da equação seguinte: t(2c) = [(1 + p).(n. l) / V] (1 + I), onde: p, representa as perdas durante o processo, em porcentagem; N, é a quantidade de cortes transversais a serem executados; l, é a extensão longitudinal do blanque I, representa as permissões por irregularidade durante o corte, em porcentagem. A atividade de fechamento da embalagem depende também do produto, pois a dimensão longitudinal do blanque define a quantidade de fitas metálicas que devem envolver a embalagem. Esta atividade foi dividida nas seguintes operações elementares: - afastar o carrinho que suporta a embalagem; - envolver a embalagem com folha de polietileno; - colocar as cantoneiras de metal nas embalagem; - passar as fitas metálicas e prender; e - despachar. Através de um planejamento de experimentos, pôde-se chegar na equação seguinte que representa o tempo da atividade de fechamento da embalagem (t[3c]), em função do número de fitas metálicas (f) a serem colocadas, construída através de regressão estatística, que originou um coeficiente de correlação igual a 95%: t(3c) = 1,3 f + 7,2 [min] Uma vez identificado as formas de representar a duração das atividades em função de características do produto, deve-se agora, estabelecer o método de trabalho de cada
fase do processo para operar um determinado produto (Passo 6 da metodologia sugerida). A descrição do método de trabalho serve, basicamente, para atribuir tarefas às pessoas da equipe de forma a estabelecer as atividades paralelas e identificar aquelas que definirão a duração de cada uma das fases de execução do produto. Por exemplo, a duração da fase de preparação da máquina é determinada pela atividade de montagem do plano de corte que deve ser executada pelo operador a máquina. Enquanto essa atividade é desenvolvida, o restante da equipe executa as demais atividades necessárias à preparação. Uma Carta de Atividades Múltiplas é útil para a descrição do método de trabalho. A descrição do método de trabalho para a fase de corte da chapa foi desnecessária, pois trata-se de uma atividade inteiramente desenvolvida pela máquina. Dados de Entrada Valor Quantidade de peças por embalagem 500 Quantidade de fitas por embalagem (f) 5 Comprimento do Blanque (l) [m] 1.500 Quantidade de rolos de polietileno (r) 3 Quantidade de bobinas (b) 3 Número de blanques/corte transversal (n b ) 2 Quantidade de peças programadas (N) 10.000 Perdas durante o processo (p) [%] 2% Permissões por irregularidades no corte (I) [%] 5% Velocidade de corte [m/min] 30,0 Tempo do fechamento da embalagem [min] 13,7 Tempo parado por ciclo de embalagem [min] 0 Fases da Operação / Atividades Duração [min] Preparação da máquina 59,6 Corte da Chapa 572,9 Troca de Bobina 20,4 Troca de Rolo de Polietileno 17,0 Corte propriamente dito 535,5 Embalagem 0 Total 632,5 Figura 2 - Planilha para determinação do tempo-padrão de uma OF A descrição do método de trabalho para a fase de embalagem do produto estabeleceu que a atividade de recolhimento e empilhamento dos blanques seria executada durante a fase de corte das mesmas e, adicionalmente, determinou se a atividade de fechamento da embalagem seria feita com a máquina em movimento (durante o corte das chapas para a próxima embalagem) ou se seria executada com a máquina parcial ou totalmente parada. Dependendo do número de blanques e da sua extensão longitudinal, não há espaço suficiente para trabalhar com dois conjuntos de carrinhos para embalar. Neste caso, é necessário executar a atividade inteiramente com a máquina parada. Em outras situações, o tempo de cortar chapas para conformar uma embalagem é inferior ao tempo da atividade de fechamento da embalagem anterior,
quando então a máquina deverá esperar a conclusão dessa atividade. São, portanto, situações que dependem do produto a ser executado. A partir desse ponto, já é possível determinar o padrão de produção de uma determinada OF (passos 7 e 8 da metodologia sugerida). Uma OF, basicamente, define as características do produto, o que nos dá condições de determinar o duração de cada uma das fases, e a quantidade de vezes que cada fase (ou atividade) será executada. A figura 2 exemplifica uma planilha que fornece o tempo-padrão de execução de uma OF. O software para cálculo do padrão é muito simples. Foi desenvolvido em excel e basta entrar com os dados referentes ao produto e à OF para se obter seu tempo-padrão, o qual é especificado por fase de execução da OF. 5. Conclusões A técnica de determinação de tempo apresentada neste trabalho possui duas grandes vantagens. A primeira delas é a grande rapidez e o baixo custo para obtenção de padrões pois, com a cronometragem feita sobre alguns poucos produtos, pode-se obter padrão para todos os produtos da fábrica. A segunda vantagem reside no fato de fornecer à empresa uma ferramenta para calcular o padrão de qualquer ordem de fabricação que possa vir a ser solicitada pelo cliente, mesmo que ela nunca tenha sido executada anteriormente. Evidentemente, se alterações no processo (máquina) e/ou no método de trabalho forem feitas, é necessário redefinir as equações e/ou os tempos das atividades ou das fases, o que, contudo, não traz maiores dificuldades, uma vez que a metodologia está totalmente definida. Na empresa para a qual a técnica foi desenvolvida, a implantação da metodologia para o setor de corte de chapas, que emprega 70% da mão-de-obra direta da fábrica, consumiu seis meses de trabalho de um cronometrista e um consultor, ambos em tempo parcial, a um custo aproximado de 35 mil dólares, resolvendo, por um longo período futuro, o problema de falta de padrões confiáveis para este setor da empresa. Embora essa técnica tenha sido desenvolvida para um processo específico de corte de chapas, ela pode ser aplicada em diversos outros tipos de processos produtivos, tais como extrusão, encordoamento de cabos elétricos, tecelagem, e outros. Basta que estejam presente os fatores que favorecem sua aplicação, descritos na seção 2 deste trabalho. Referências Bibliográficas BARNES, M. R. Estudo de Movimentos e Tempos: Projeto e Medida do Trabalho. Edgard Blücher. São Paulo, 1977. CONTADOR, J.L. e CONTADOR, J.C. Padrões de Fabricação a Partir de Modelos Matemáticos de Máquina. 11 o Seminário de Ciências Exatas e Engenharias da ADUNESP. Guaratinguetá, novembro/1990 Padrões de Produção a Partir de Apontamentos de Mão-de-Obra. 12 o Seminário de Ciências Exatas e Engenharias da ADUNESP. Guaratinguetá, novembro/1992 Validação de Padrões de Produção Obtidos a Partir de Apontamentos de Mãode-Obra. 12 o Seminário de Ciências Exatas e Engenharias da ADUNESP. Guaratinguetá, novembro/1992.