UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO PROPOSTA DE UTILIZAÇÃO DAS FERRAMENTAS DO SISTEMA DE MANUFATURA ENXUTA EM UM SETOR DE USINAGEM Área de concentração: Gestão da Produção Subárea de concentração: Gestão de Processos Produtivos Contínuos Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito de avaliação no curso de graduação em Engenharia de Produção na Universidade Estadual de Maringá UEM. Aluno: Marcos Eiji Hiramatsu Orientador: Dr. Edwin Cardoza Galdamez MARINGÁ PARANÁ BRASIL 2009
2 1 INTRODUÇÃO Atualmente a alta concorrência entre os mercados sugere que as empresas busquem soluções para que seu produto se destaque, onde a qualidade e o custo fiquem tangíveis aos olhos do cliente. Embasado nesta lógica, as indústrias se vêem necessárias recorrer a alternativas com rápidas tomadas de ação, driblando as barreiras impostas pelas novas situações deste mercado para se manterem competitivas, com o principal foco de que o cliente deseja os produtos que venham adquirir satisfaçam as suas necessidades e expectativas. Logo o sistema Lean Manufacturing ou Manufatura Enxuta, com a devida extração dos recursos necessários de ferramentas e técnicas através de revisão bibliográfica, garantindo a eficiência das operações quanto na qualidade do produto acabado no setor de Usinagem.
3 2 JUSTIFICATIVA O trabalho será aplicado ao setor de Usinagem de uma indústria metal-mecânica, pois através do estudo das ferramentas do sistema Lean Manufacturing concluiu-se que auxiliam no combate aos principais desperdícios detectados, como por exemplo, movimentos desnecessários, tempos de paradas de máquinas elevadas, alto estoque de produtos em processo, entre outros. Acarretando, portanto acréscimo desnecessário ao custo final do produto. Naturalmente o pensamento enxuto é um processo contínuo, onde com o presente trabalho irá propor melhorias no processo produtivo no setor de Usinagem em uma forma mais direcionada, onde este trabalho poderá se expandir aos demais setores da indústria estudada.
4 3 OBJETIVOS 3.1 Objetivo geral O objetivo deste trabalho é a utilização de práticas e ferramentas do sistema Lean Manufacturing, atingindo na sua essência a redução de custos desnecessários na fase de produção dos principais produtos na linha de fabricação no setor de Usinagem. 3.2 Objetivos específicos Revisar a literatura de Manufatura Enxuta: Ferramentas, conceitos e abordagens de implantação; Aplicar teoria adquirida após revisão da literatura no setor estudado; Identificar as oportunidades de melhorias; Padronizar o trabalho; Eliminar os desperdícios no processo; Melhorar a ergonomia dos postos de trabalho; Aumentar a eficiência das células de produção; Coletar e analisar os avanços alcançados com a implantação da Manufatura Enxuta; Avaliar e concluir o trabalho.
5 4 REVISÃO DA LITERATURA 4.1 O sistema Lean Manufacturing Womack et al (1990) ressaltam que após Eiji Toyoda e Taiichi Ohno, ambos engenheiros da Toyota, visitaram e estudaram Rouge, então o mais eficiente complexo fabril de produção em massa do mundo, perceberam ser possível melhorar o sistema de produção existente na Toyota, mas que seria difícil apenas copiar e aperfeiçoar o modelo americano, devido à situação em que o Japão se encontrava após o término da segunda guerra mundial, concluindo então que a produção em massa não funcionaria nesse país, sendo eles a criar um novo sistema de produção, o Sistema Toyota de Produção que é hoje conhecido por Manufatura Enxuta. É sob neste contexto que a Manufatura Enxuta se enquadra no que se diz respeito à eliminação de desperdícios, tendo como objetivo principal a redução de custos e criação de valor ao longo do processo produtivo e que pela destreza declarada ao povo japonês pelo presidente da Toyota, Toyoda Kiichiro (1894-1952): Alcancemos os Estados Unidos em três anos. Caso contrário, a indústria automobilística do Japão não sobreviverá (Taiichi Ohno, 1997, p. 22), onde a atitude deste personagem demonstrou objetividade desse sistema e que comprovou ser eficaz sendo aplicado a diversas empresas espalhadas pelo globo. 4.1.1 A redução de desperdícios Segundo Shingo (1996), o preço final de venda de um determinado produto adotado por várias empresas se resume na seguinte equação: Custo + Lucro = Preço de Venda No entanto, na filosofia do Sistema Toyota de Produção, o valor de um bem se resume a uma equação alterada proveniente da equação: Preço de Venda Custo = Lucro
6 De acordo com esta definição nota-se claramente que o lucro é proveniente do preço de venda menos o custo, onde este custo é o ponto chave do pensamento enxuto, e que através dessa premissa o princípio do não-custo denota o investimento que as empresas perseguem, através de eliminar totalmente o desperdício e assim manter ou aumentar os seus lucros. 4.1.2 Melhorias na produção De acordo com Shingo (1996) a produção tanto na fábrica quanto no escritório é uma rede funcional de processos e operações, onde ambas são distintas e que devem ser entendidas para haver melhorias dentro de uma indústria. Além do mais, é necessário entender profundamente e analisar o processo antes de melhorar as operações. 4.1.2.1 Melhorias dos processos O processo segundo Shingo (1996) é o caminho pelo qual a matéria-prima é transformada em produto. Ele consiste de quatro fenômenos: processamento, inspeção, transporte e estocagem. Pode ser melhorado através de duas maneiras: da Engenharia de Valor, onde o produto é questionado se pode manter a qualidade e ao mesmo tempo consegue reduzir o custo de fabricação e a outra forma é melhorar os métodos de fabricação do ponto de vista da Engenharia de Produção em que a característica base é como a fabricação de um determinado produto pode ser melhorada. Este autor revela cinco fases do processo, que são: a) Processamento: mudança física no material; b) Inspeção: comparação com o padrão estabelecido; c) Transporte: movimentação de material; d) Espera do processo: lotes inteiros de produtos que aguardam para serem inspecionados, processados ou transportados; e) Espera do lote: durante as operações de um lote, enquanto uma peça é processada, as outras ficam na espera.
7 4.1.2.2 Melhoria das Operações Segundo Shingo (1996) existem dois tipos de operações: operações de setup e operações principais. a) Operações de setup: são consideradas as preparações antes e depois das operações, tais como preparação da máquina para receber a matéria-prima e convertê-la em uma peça, ajustes das ferramentas, das matrizes, entre outros. b) Operações principais: execução do trabalho em si, são as ações necessárias e essenciais para cada processo. c) Folgas marginais: ações decorrentes de forma não-programada, tais como: varrer cavacos, quebra de máquina, fadiga, etc. 4.1.2.2.1 Operações de setup De acordo com Shingo (1996), o Sistema Toyota de Produção enfatiza a necessidade de eliminar a perda da superprodução e somente a produção com pequenos lotes é capaz de lidar com demanda de alta diversidade de produtos para um pequeno volume. Para isso a utilização de setup rápido é um requisito fundamental. O setup possui quatro atribuições: a) Preparação da matéria-prima, dispositivos de montagem, acessórios, entre outros. corresponde a 30%; b) Fixar e remover matrizes e ferramentas 5%; c) Centrar e determinar ferramentas 15%; d) Processos iniciais e ajustes 50%. Shingo (1996) formulou a hipótese que qualquer setup poderia ser executado com menos de dez minutos, chamando a técnica de Troca Rápida de Ferramenta (TRF), que mais tarde foi adotada pelo Toyota, como um dos elementos principais do seu sistema. Portanto o TRF é uma metodologia para reduzir o tempo de troca das ferramentas (setup), cuja meta é um tempo menor que dez minutos, com o principal objetivo de tornar a produção mais flexível as variações de demanda.
8 Para se reduzir o setup é necessário conhecer dois tipos de setup explanado por Shingo (1996): a) Setup interno (TPI Tempo de Preparação Interno), montar ou desmontar a matriz somente quando a máquina estiver parada; b) Setup externo (TPE Tempo de Preparação Externo), realizar a preparação das matrizes quando a máquina estiver funcionando. 4.1.2.2.2 Operações principais Dentro das operações principais existem as operações essenciais que são: processamento (execução da tarefa), inspeção (medir a qualidade), transporte (movimentar o material) e estocagem (estocar peças). Ainda nas operações principais existem as operações auxiliares, que dá o suporte às operações essenciais, podemos citar: processamento (ação da manipulação do material, colocar ou retirar, na máquina), inspeção (ação de manipular o produto para verificar a qualidade), transporte (ação de carregar e descarregar o material), espera (ação de colocar e remover as peças da área de estoque). 4.1.2.2.3 Folgas marginais Existem dentro das operações essenciais as folgas marginais, onde são consideradas operações indiretas e que é consumido hora/homem. Consistem em atividades indiretamente relacionadas com a produção e que a interrompem ou reduzem seu ritmo normal. Existem três tipos de folgas: a) Na operação: onde consiste em atividades relacionadas com a tarefa, tais como: remoção de cavacos, quebras de máquinas, alimentação das máquinas, entre outros; b) Entre operações: fornecimento de material entre uma operação e outra, a substituição de produtos de um pallet e outro, etc. c) Ligadas ao pessoal: quando ocorre a fadiga (física e mental) e necessidades fisiológicas.
9 4.1.3 Os sete tipos de desperdício De acordo com Ohno que se considerar o trabalho que é necessário como real e então o resto como desperdício teremos a seguinte equação: Capacidade atual = trabalho + desperdício Segundo Shingo (1996) existem sete tipos de desperdício: a) Superprodução: produzir além do que se precisa gera estoques, aumentando o custo da produção e armazenamento, isto significa capital sem giro; b) Espera: são decorrentes da falta de materiais para serem processados e causam a ociosidade. Podem ser provocadas pela falta de matéria-prima ou ainda pela falta de transporte ou permissão para a movimentação de um posto de trabalho para outro; c) Transporte: o deslocamento do produto não gera nenhuma criação de valor, e ainda sistemas inadequados de transporte podem não atender a demanda requerida pelo fluxo de produção ou danificar os produtos; d) Estoque: requer investimento, muitos produtos quando ficam por muito tempo em estoques, podem se deteriorar ou ainda ocorrer à depreciação; e) Processamento: algumas operações do processo são desnecessárias e também não agregam valor ao produto; f) Movimentação: está associada ao esforço desnecessário do operário, ocasionado por métodos inadequados de trabalho. Os movimentos desnecessários podem ocasionar refugos e retrabalhos, devido à fadiga física por exemplo; g) Defeitos: ocasionam desperdício de material e mão-de-obra. Os refugos geram custos e aumento do custo hora/homem e hora/máquina para a empresa.
10 4.2 Ferramentas Lean 4.2.1 Poka-yoke O Poka-Yoke é um mecanismo usado para colocar um processo completo à prova de erro. É usada para denominar dispositivos ou mecanismos simples, que são instalados em máquinas, ferramentas ou postos de trabalho assegurando que as condições apropriadas existem antes de executar um passo do processo, impedindo que defeitos ocorram em primeiro lugar. Quando isto não é possível, executa uma função de detecção, eliminando defeitos no processo o mais cedo possível. O método pode ser usado em operações manuais que requerem atenção do operador, em casos que possa haver o mau posicionamento das peças, quando ajustes são necessários, e em muitos outros casos. Ele pode usado de duas maneiras (Shingo, 1996): Método do Controle: quando ativado pára a linha ou a máquina de forma que a ação corretiva seja imediatamente implementada; Método da Advertência: quando ativado detecta a anormalidade e sinaliza a ocorrência através de sinais sonoros e/ou luminosos para atrair a atenção dos responsáveis; Método do Contato: quando ativado detecta a anormalidade na forma ou dimensão através de dispositivos que se mantêm em contato com o produto; Método do Conjunto: Utilizado em operações executadas numa seqüência de movimentos ou passos pré-estabelecidos, garantindo que nenhum dos passos seja negligenciado com o intuito de não ocorrer falhas nas operações; Logo o poka-yoke com a implantação correta dos dispositivos garante a normalidade dos processos, reduzindo erros humanos, colhendo como resultado a redução dos custos por falhas na produção e ainda redução de acidentes de trabalho.
11 4.2.2 Kanban Kanban é uma palavra de origem japonesa, que significa cartão. É uma técnica que permite a implantação de uma das principais características do JIT, a produção puxada, ou seja, a produção das peças necessárias e no momento da necessidade do cliente, que sinaliza esta necessidade, geralmente, através do cartão (Ohno, 1997). Inicialmente denominado de Sistema de Supermercado, o Kanban foi desenvolvido por Taiichi Ohno, por volta de 1953 e aplicado na Toyota Motor Company, através da utilização de pedaços de papéis que listavam o número do item de uma peça e também outras informações referentes ao trabalho de usinagem. O sistema surgiu devido às observações de Taiichi Ohno nos supermercados americanos, onde as suas prateleiras tinham espaços limitados para cada item, portanto eram reabastecidas somente quando esvaziavam, ou seja, somente quando havia a real necessidade (Ohno, 1997). A essência dessa abordagem é a redução do estoque através da redução do numero de Kanban. O Kanban não é nada mais que um meio para atingir um fim. (Shigeo Shingo, 1996. p. 222) 4.2.2.1 Estrutura do Kanban a) Kanban (cartões): geralmente são utilizados dois tipos de cartões. O cartão de movimentação que autoriza a retirada e movimentação das peças de um processo para outro, ele funciona como uma requisição de materiais. O cartão de produção determina o tipo e a quantidade de peça que o processo deverá produzir, ele funciona como um dispositivo de controle da produção. Independente do tipo de cartão ele deve conter informações importantes para o funcionamento do sistema. Essas informações variam de acordo com a empresa, porém algumas são fundamentais como: a descrição da peça (nome, código), número de peças em cada contêiner, descrição do processo ou área de trabalho, componentes da peça, etc. b) Contêiner: são também chamados de contenedores, embalagens ou caixas onde as peças serão armazenadas ou transportadas. Eles devem ter os seus volumes padronizados, para manter um controle visual sobre o processo.
12 c) Célula: local onde o Kanban está sendo implantado, também chamada de célula de produção ou manufatura. d) Quadro Kanban: painel onde os cartões são fixados, a fim de manter um gerenciamento visual do processo e autorizar o processamento das peças solicitadas. e) Área de mini-estoque de entrada ou saída de materiais. Logo o sistema Kanban é uma forma simples de se trabalhar, pois cada processo é responsável por sua produção, então os operários começam a trabalhar por si mesmos, a gerenciar e tomar suas decisões quanto à produção e melhorias no processo. 4.3 Gerenciamento visual No Sistema de Manufatura Enxuta, é essencial que cada processo seja atendido sempre que solicitado, evitando assim que todas as operações sejam interrompidas de forma inesperada. Para atingir com sucesso aos prazos de atendimento sem ser prejudicada com a redução dos estoques, a Toyota desenvolveu um sistema de gerenciamento pelos olhos, onde tudo que está acontecendo no setor produtivo é facilmente percebido por todos os funcionários. Para Imai (2000) a gerência visual dentro de uma empresa deve abranger os 5 M : Mão-deobra, Máquina, Material, Método e Medição, onde qualquer anormalidade relacionada a esses itens deve ser apresentada visualmente. a) Mão-de-obra: Através de gráficos que são atualizados diariamente pelos próprios trabalhadores referentes a absenteísmo e participação nos Círculos de Qualidade e através de uma folha onde é anotada a versatilidade de todos os trabalhadores do setor; b) Máquinas: Através da autonomação e sistemas poka-yoke, que interrompem o processo produtivo assim que alguma anomalia acontece, indicando o problema através da utilização de andon (lâmpadas de sinalização), além de indicadores de níveis de lubrificação, freqüência de troca, tipo de lubrificante e outros; c) Material: Utilização de kanban para indicar o fluxo de materiais e se a quantidade em estoque é coerente com o programado; Identificação de todos os locais reservados para o armazenamento de materiais;
13 d) Métodos: Através de folhas que ficam afixadas em todos os postos de trabalho, indicando a correta maneira de se executar determinado processo, identificando pontos de verificação da qualidade e o que fazer quando ocorrer variações; e) Medições: Com o uso de etiquetas que mostram todas as datas de validade dos equipamentos que necessitam com freqüência passar por um processo de calibração (torquímetros, paquímetros etc.); f) Através de gráficos de controle de qualidade, refugo, custos de produção etc. Esse módulo tem como objetivo a padronização das áreas de trabalho, procurando transmitir informações rápidas, simples e claras, por meio do quadro de indicadores de absenteísmo, refugo, produtividade e qualidade preenchida pelos próprios trabalhadores do chão de fábrica, com marcações nos pisos, quadros instrutivos, identificação clara de materiais, etc.
14 5 DEFINIÇÃO E DELIMITAÇÃO DO PROBLEMA 5.1 Visão geral do processo produtivo da empresa A empresa é uma indústria do setor Metal-Mecânico onde o seu escopo está à fabricação de implementos rodoviários. A grande maioria das peças que compõe o produto são fabricadas em sua própria sede, baseando-se em clientes internos o principal está na linha de montagem, onde é realizado a produção do implemento, e os fornecedores internos de peças que realizam a manufatura dos componentes necessários, e é um de seus fornecedores que será o nosso objeto de estudo: o setor de Usinagem. Basicamente chamamos de Fábrica de Montagem e Fábrica de Peças, onde a Fábrica de Montagem corresponde às linhas: Tanques, Basculante, Especial, Longarina e Bases. Já a Fábrica de Peças será o fornecedor da Fábrica de Montagem, são eles: Perfilados, Pré- Montagem, Montagem de eixo, Tampas e Usinagem. A Fábrica de Peças têm como fornecedor principal o DE00, onde é o depósito das peças que serão dispostos os Kit s de montagem dos implementos, que após serem preparados são transportados e levados aos seus clientes da Fábrica de Montagem. Todavia, alguns componentes são encaminhados diretamente aos setores solicitados, devido a alguma interferência de alguma ação não planejada, ou mesmo quando as peças são dispostas diretamente ao depósito da fábrica de montagem. 5.2 O setor de Usinagem A produção das peças que requerem a utilização de equipamentos de precisão para se adequar ao padrão exigido da montagem do produto será processada neste setor, como exemplo peças que possuem roscas, de precisão nas dimensões, buchas, pinos, entre outros. A demanda solicitada é programada essencialmente por dois métodos: pelo método da programação do departamento de PCP, onde o mesmo entrega ao encarregado do setor as
15 Ordens de Produção, ou ainda é requerido pelos clientes internos que solicitam através do método Kanban, onde são postos no quadro os cartões das peças requeridas. Figura 1 Fluxograma de operações de produção. Fonte: Primária, 2009. 5.3 Definição do problema no setor O estudo alçado para se promover a interferência para a solução no levantamento de um problema através de Revisão Bibliográfica e vivência em sala de aula, notou-se que o referido setor apresenta: quais são os procedimentos para a melhora no fluxo entre os processos, adquirindo com aplicações de ferramentas do conceito Lean em que se melhore tanto em quantidade e em qualidade.
16 6 METODOLOGIA Após observações in loco com alguns meses de antecedência ao início deste trabalho, verificou-se que existem algumas deficiências em relação ao processamento das principais peças produzidas no setor estudado. Com a fundamentação teórica adquirida ao longo do período acadêmico e complementada com o estudo mais aprofundado da teoria do sistema de Manufatura Enxuta, notou-se que existe aplicabilidade em melhorias nos processos de fabricação de peças. De acordo com o cenário apresentado, este trabalho trata-se de uma Pesquisa-Ação. Segundo SILVA & MENEZES (2005), a busca da metodologia de trabalho para as melhorias produtivas serão abordadas de modo coletivo entre pesquisadores e participantes de modo cooperativo ou participativo: A coleta de dados realizada através de anotações na Folha de Apontamento pelo próprio operador, onde o mesmo foi implantado para realizar o estudo de eficiência individual, gerando informações de tempo de operação por ciclo de cada peça, entre outras informações; Através das informações coletadas é gerado um banco de dados, reunindo informações gerais de todas as peças fabricadas, sendo tabuladas e reunidas por grupos que tem maior incidência em produção. Será acompanhado mensalmente e que será o alvo para o monitoramento do rendimento, resultado das melhorias propostas utilizando o sistema de Manufatura Enxuta; Através de Observação Individual, melhorias pontuais analisadas no chão de fábrica serão analisadas e monitoradas, onde se haverá um possível aumento na eficiência do de um determinado processo; Indicadores de desempenho já implantados no setor deverão ser monitorados para verificar no final do trabalho se houve melhora no processo produtivo do referido setor. Compilação final de todas as informações geradas no pré e pós-utilização do sistema, onde se espera ganho de produtividade, redução de custos e qualidade nos produtos acabados, com a possível expansão desta filosofia aos demais setores produtivos da empresa.
17 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS IMAI, M. Gemba-kaizen: estratégias e técnicas do kaizen no piso de fábrica. São Paulo: IMAM, 2000. MARTINS, P.G.; LAUGENI, F.P. Administração da produção 2 ed. Ver., aum. e atual São Paulo: Saraiva, 2005. OHNO, T. O sistema de Produção: além da produção em larga escala tradução Cristina Schumacher. Porto Alegre: Artes médicas, 1997. SILVA, E. L.; MENEZES E. M. Metodologia da pesquisa e elaboração de dissertação 4 ed. rev. atual. Florianópolis: UFSC, 2005. SHINGO, S. O Sistema Toyota de Produção do ponto de vista da Engenharia de Produção. Porto Alegre: Artes médicas, 1996. WOMACK, J.P.; JONES, D. T. & ROOS, D. A máquina que mudou o mundo. 4. ed. Rio de Janeiro: Campus Ltda., 1992.