PCP - Sistemas de Coordenação de Ordens (SCO) - KANBAN Eduardo B P de Castro Algumas regras básicas sobre o funcionamento kanban a) o processo subsequente deve retirar do processo precedente somente os produtos necessários nas quantidades necessárias e no tempo devido; b) o processo precedente deve produzir seus produtos nas quantidades requisitadas pelo processo subsequente; c) produtos com defeitos não devem ser enviados para o processo subsequente; d) o número de kanbans deve ser mantido o menor possível e reduzido por meio de melhorias no processo; e) cada contenedor deve ter anexado um kanban e somente deve conter quantidades pa-dronizadas de peças e não peças a mais.
NÚMERO DE KANBANS E TAMANHO DOS LOTES Pode ser encarada sob dois aspectos: o tamanho do lote do item para cada contenedor e cartão, e o número total de contenedores e cartões por item, definindo o nível total de estoques do item no sistema. Na prática, apesar de a busca pelo lote unitário ser contínua, normalmente definimos o tamanho do lote em função de dois fatores: 1) O número de setup que nos dispomos a fazer por dia: Quanto maior for o tempo de setup, maior o tamanho do lote para diluir seus custos e menor a sua freqüência de produção diária. 2) O tamanho do contenedor onde serão colocados os itens: Deve-se procurar reduzir os tipos de contenedores. NÚMERO DE KANBANS E TAMANHO DOS LOTES Estabelecido para cada item o tamanho do lote por contenedor, pode-se projetar o número total de lotes no sistema. A determinação do número de cartões kanban é função do tempo gasto para a produção e movimentação dos lotes no sistema produtivo, bem como, da segurança projetada. Existem equações matemáticas para o seu cálculo Quanto mais cartões, maior o estoque em processo e menor a possibilidade de faltar material num certo setor. Por outro lado, uma quantidade abaixo do ideal causa rupturas constantes no fornecimento de ao processo subseqüente a qual ocasionará rupturas em cadeia e o sistema pode entrar em colapso. Pode-se considerar quatro casos, dependendo da variedade de itens da unidade produtiva/ sistema de produção controlada pelo kanban.
NÚMERO DE KANBANS E TAMANHO DOS LOTES Pode ser encarada sob dois aspectos: o tamanho do lote do item para cada contenedor e cartão, e o número total de contenedores e cartões por item, definindo o nível total de estoques do item no sistema. Na prática, apesar de a busca pelo lote unitário ser contínua, normalmente definimos o tamanho do lote em função de dois fatores: 1) O número de setup que nos dispomos a fazer por dia: Quanto maior for o tempo de setup, maior o tamanho do lote para diluir seus custos e menor a sua freqüência de produção diária. 2) O tamanho do contenedor onde serão colocados os itens: Deve-se procurar reduzir os tipos de contenedores. NÚMERO DE KANBANS CASO 1: Sistema de produção com um único item De acordo com o método original utilizado pela Toyota e apresentado em Monden (1984), o número total de kanbans R e P é dado por: com L = t p + t R onde: D = demanda por período (normalmente um dia) L = leadtime médio do kanban (em fração decimal do dia) t p = tempo de processamento médio por contenedor (em fração decimal do dia) t R = tempo de requisição (tempo médio de espera somado ao tempo de transporte por contenedor (em fração decimal do dia) C = capacidade do contenedor em unidades do produto (não mais do que 1% da demanda diária) α = coeficiente de segurança (não mais do que 1% após se obter a estabilização das condições operacionais do sistema produtivo)
NÚMERO DE KANBANS com L = t p + t R Esta equação dimensiona o número de kanbans estaticamente, sem levar em conta que o lead time é dependente do número de kanbans e da capacidade do container. Nem considera que um grande número de fatores influenciam o patamar ótimo de operação do sistema kanban, como por exemplo a variabilidade dos tempos de processamento e demanda, tempo de setup, a freqüência de quebras de maquinário, existência de problemas de qualidade com os produtos, etc. Dois comentários importantes acerca desta fórmula foram feitos por (Kumar and Panneerselvam 25). O primeiro deles é que o valor do lead-time deve englobar tempos de espera, processamento, transporte e tempo de coleta do próprio kanban. O outro comentário é que, na prática, observa-se que o valor de C está limitado ao máximo de 1% da demanda, assim como o valor de alfa. NÚMERO DE KANBANS CASO 1: Sistema de produção com um único item O número de kanbans R é dado por: O número de kanbans P é dado por: Arredondamentos podem ser feitos tanto para cima quanto para baixo. O estoque em processo é no máximo igual a nc. A prática da Toyota é deixar n relativamente fixo mesmo com alguma alteração em D. Dessa forma estimula-se a redução do leadtime
NÚMERO DE KANBANS CASO 1: Sistema de produção com um único item EXEMPLO DE CÁLCULO: Suponha uma célula com quatro máquinas que trabalham com o kanban e produzem o produto A. A demanda diária do produto é de 1.5 peças. A capacidade do contenedor que move as peças entre as máquinas é de 12 peças. O tempo de produção média unitário é de aproximadamente 9,2 minutos (,2 dias de oito horas) e o tempo médio de espera e transporte diário é de aproximadamente 48 minutos (,1 dia de oito horas). A empresa utiliza um coeficiente de segurança de 5%. Qual o número de kanbans R e P necessários?. NÚMERO DE KANBANS CASO 1: Sistema de produção com um único item Utilizando as fórmulas anteriormente dadas temos que o número total de kanbans (R e P) é dado por: CÁLCULO: Destes 16, o número de kanbans de requisição R é dado por: o número de kanbans P é dado por: O máximo estoque em processo é dado por 192 peças (16 vezes 12). Veja que reduzindo-se o leadtime (produção ou espera ou ambos), o número de cartões também é reduzido e, portanto, também o estoque em processo.
NÚMERO DE KANBANS CASO 1: Sistema de produção com um único item A fórmula pode ser reescrita também como: onde: D = demanda por período (normalmente um dia) T prod = tempo de processamento médio por contenedor (em fração decimal do dia) T mov = tempo de requisição (tempo médio de espera somado ao tempo de transporte por contenedor (em fração decimal do dia) Q = capacidade do contenedor em unidades do produto (não mais do que 1% da demanda diária) S = coeficiente de segurança (não mais do que 1% após se obter a estabilização das condições operacionais do sistema produtivo) NÚMERO DE KANBANS Sistema com dois cartões: D = 5 itens/dia; Q = 2 itens/cartão; S =,1 do dia; Tprod =,2 do dia (em função dos custos de setup da máquina, pretendemos fazer em média 5 preparações por dia para este item); Tmov =,25 do dia (o funcionário responsável pela movimentação dos lotes entre o produtor e o consumidor está encarregado de fazer 8 viagens por dia); N = 5,5 + 6,87 N = 6 cartões kanban de produção + 7 cartões kanban de movimentação
NÚMERO DE KANBANS Sistema com um cartão: D = 15 itens/dia; Q = 1 itens/cartão; S =,5 do dia; Tprod =,62 do dia (o produtor emprega entre preparação da máquina e produção de um lote de 1 itens, 3 minutos de um dia de 48 minutos); Tmov = ; NÚMERO DE KANBANS Sistema com fornecedores: D = 12 itens/dia; Q = 4 itens/cartão; S =,2 do dia; Tprod = ; Tmov = 1 dia (vamos supor que o fornecedor realize duas viagens a nossa empresa por dia, uma no início da manhã e outra no início da tarde);
NÚMERO DE KANBANS CASO 2: Sistema de produção com alguns itens bastante semelhantes Nesse caso, como os itens são semelhantes, entende-se que os tempos de processamento e requisição de cada um dos itens (t p e t R ) são bastante parecidos, com desviopadrão tendendo a zero. Nesse caso, os tempos t p e t R inseridos nas fórmulas vistas acima podem ser os tempos médios dos itens. Da mesma forma, a demanda (D) é a somatória das demandas dos itens individuais. Assim, o número de kanbans calculados representa a quantidade total de todos os itens do sistema produtivo. Para se saber quantos kanbans são relativos a cada item, basta verificar a demanda de cada item com relação à demanda total; esse percentual representa o percentual do número de kanbans total que caberá àquele item, uma vez que os tempos t p e t R são semelhantes. NÚMERO DE KANBANS CASO 3: Sistema de produção com alguns itens diferentes Nesse caso, teremos que os tempos de processamento e requisição de cada um dos itens (t p e t R ) serão bastante diferentes, com desviospadrões significativos. Por essa razão, não podemos estimar t p e t R como no CASO 2. Para essa situação, t p representa na realidade o leadtime de produção, ou seja, o tempo que um cartão de produção leva para completar o ciclo no centro produtor. Esse leadtime inclui o tempo de processamento. Já t R representa o leadtime de requisição, ou seja, o tempo que um cartão de requisição leva para completar o ciclo entre o centro produtivo e o centro consumidor. Esse leadtime inclui o tempo de transporte. Dessa forma, para esse caso, não podemos simplesmente utilizar as fórmulas mostradas anteriormente, pela incapacidade de se calcular t p e t R Nessa situação, devemos primeiramente realizar urna simulação para calcular t p, t R e o número de kanbans.
NÚMERO DE KANBANS CASO 4: Sistema de produção com muitos itens diferentes Nesse caso, acreditamos que a simulação se tornaria complicada demais e a utilização do kanban se torna inviável. PAPER: Effect of kanban size on just-in-time manufacturing systems
Efeito do tamanho do kanban em sistemas de manufatura just-in-time Para atingir a maior eficiência de um sistema, inúmeros parâmetros na optimização das condições para o sistema de produção devem ser determinados com cuidado. Entre eles, o tamanho do Kanban é obviamente um dos principais. Geralmente, um tamanho grande de kanban implica em um nível de estoque maior, porém um lead-time menor beneficiado por setup de máquinas menos freqüentes. QUESTÕES: 1 - Qual a influência do tamanho do Kanban sobre o desempenho de sistemas de produção JIT, incluindo tanto sistemas 1% puxados e/ou híbridos 2 - Qual o efeito do tamanho do Kanban sobre a interação do fill-rate e o lead-time de um sistema de produção JIT 3 - Com referência às conclusões acima, qual o tamanho do kanban viável para otimizar o desempenho da produção em termos do fill-rate e do lead-time. Estudos de desempenho Chan e Tang compararam o desempenho de sistemas empurrados e puxados através de simulação. Sistemas empurrado tradicional, puxado e híbrido foram usados para comparação. O estudo concluiu que o desempenho do sistema de fabricação híbrido obteve a melhor classificação entre os três. Vários estudos concordam com a equação da Toyota para calcular o número ideal de Kanbans necessários para a produção. O número ótimo de Kanbans, n, pode ser expresso geralmente pela equação seguinte: onde d ave é a média da demanda diária, tw o tempo de espera, tpc o tempo de processamento por contenedor, S é o fator de segurança, e K o tamanho do contenedor.
Tipos de Processos Simulados Mechanism of the material and message flow in a Pull-type manufacturing system. Mechanism of the material and message flow in a Hybrid-type manufacturing system. Parametros Simulados exemplo Schedules of material arrival in the Hybrid system for multi-products manufacture Kanban Cycle time per Time between First arrival of raw material (min) size container (min) arrival (min) A B C 1 12 36 117 237 9 18 324 15 213 8 96 288 93 189 7 84 252 81 165 6 72 216 69 141 5 6 18 57 117 4 48 144 45 93 3 36 18 33 69 25 3 9 27 57 2 24 72 21 45 1 12 36 9 21 5 6 18 3 9
Medidas de Desempenho Unsatisfied order is defined as the difference between the actual number of units produced and the level of demand. Manufacturing lead-time is defined as the time between when the customer order is made and that when the order is completely satisfied. In-process inventory is defined as the total number of work-inprocess item in the system excluding the number of finished goods made. Fill rate is defined as the percentage of the demand satisfied. Resultados e Análises Single Product manufactory in Pull System In the situation of single product manufacture, all the machines only need to be set-up once, hence the setup time is insignificant as compared to the total processing time. In other words, the ratio of production time to non-production time is large. Therefore, no matter how large or small is the batch to be processed, the time to complete this particular quantity of products will not be seriously affected by the amount of machine set-up time.
Resultados e Análises Single Product manufactory in Hybrid System Resultados e Análises SINTESE A principal vantagem de um tamanho menor do kanban é o menor nível de estoque em processo. Do ponto de vista de um fabricante, estoque significa dinheiro. Menores kanbans facilitam um movimento mais rápido de materiais entre as estações. No entanto, uma fill-rate de 1% não é facilmente realizável quando um tamanho menor do Kanban é implementado. De fato, a redução do tamanho do Kanban para atingir um nível de estoque inferior e ao mesmo tempo manter a plena satisfação do cliente (isto é, 1% de fill-rate), pode não ser facilmente implementável em algumas situações reais.
Resultados e Análises SINTESE PAPER: A continuing lean journey: an electronic manufacturer's adopting of Kanban
CASE: Adoção do kanban na Siemens UK Questões-chave da implementação incluindo fatores culturais, as razões por trás da adoção de um sistema Kanban eletrônico, explicação em detalhes do funcionamento e benefícios da adoção das alterações introduzidas. Considerando suas experiências anteriores de implementação de Produção Enxuta, a adoção pela empresa de Kanban foi em etapas, e a fase final da adoção de fabricação de peças sob o controle do Kanban eletrônico foi combinada com ampla participação, formação generalizada e a inclusão de questões culturais. Este sistema puxado" conseguiu dramáticas reduções esperadas nos lead-times e estoques mas, depois de ter usado Kanban para obter maior estabilidade interna, a empresa está agora planejando utilizar o sistema externamente. CASE: Adoção do kanban na Siemens UK Levando-se em conta os riscos envolvidos com a introdução de Kanban, o primeiro passo prático tomado pela planta foi o desenvolvimento de simulações para ver como a fábrica poderia operar com a produção sendo controlado pelo Kanban. Inicialmente, dados de produção diária foram extraídos para todos os produtos durante os últimos 12 meses. Esta informação foi usada para calcular o desvio padrão da demanda para cada grupo de produtos e para estimar o volume de produtos que seriam qualificados para serem incluídos num sistema Kanban. As simulações mostraram que, com a fábrica já organizada em termos de fluxo, uma implementação completa do Kanban não só era viável, mas também poderia gerar melhorias significativas.
CASE: Adoção do kanban na Siemens UK Estimated reduction in inventory from the introduction of Kanban Para reduzir o risco e ver na prática como o processo funcionar na fábrica, este consistiu na introdução de um sistema manual simplificado baseado em cartão-p que apenas controlava o maior volume de placas produzidas. Isto durou vários meses, e serviu para ver se o sistema Kanban poderia ser operado eficazmente em combinação com o sistema ERP já existente. Esta tentativa não só confirmou que o processo de controle combinado era viável, mas também forneceu uma boa percepção de potenciais benefícios como um fluxo melhor e redução do WIP que poderiam ser gerados por um sistema Kanban em maior escala. Ela também provou ser uma ferramenta fundamental para se começar a mudar a cultura dentro da planta CASE: Adoção do kanban na Siemens UK No entanto, o teste também serviu para destacar um potencial grande problema. A grande variação na demanda por produtos nas operações, que não era ajudada pela produção final impulsionada por ERP, resultava na necessidade constante de alterar os tamanhos do Kanban (o tamanho do estoque Kanban existente em cada pedido posto de operação e reabastecimento). A solução escolhida para superar esta limitação, ao mesmo tempo considerada uma opção mais realista para o longo prazo, foi o desenvolvimento e a adoção de um sistema Kanban automatizado baseado em computador.
CASE: Adoção do kanban na Siemens UK Desde a introdução em agosto de 26, o sistema Kanban foi expandido para incluir 78 por cento das placas fabricadas pela Siemens na planta. Entre os resultados, por exemplo, o lead-time medio de todos os centros de trabalho foi reduzido de 18h para 6h. Além disso, acima de previsões, a redução nos estoques caiu em proporção com o lead-time, com uma redução de 7 por cento do WIP em todo o processo desde a introdução do Kanban. CASE: Adoção do kanban na Siemens UK The key differences in control methodology between push and pull manufacturing at Siemens Standard Drives Congleton
CASE: Adoção do kanban na Siemens UK Comparing Kanban control system with that envisaged for adoption in the near future SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA KANBAN