Nivelamento e Balanceamento de Linhas de Produção Prof. Breno Barros Telles do Carmo
Nivelamento da Produção O nivelamento da produção à demanda é uma ferramenta do JIT no âmbito do PCP cuja função é adaptar a produção para atender as variações da demanda e reduzir estoques; O nivelamento da produção permite a flexibilidade do sistema de produção à medida que, em vez de fabricar grandes lotes de um único produto, produz muitas variedades de pequenos lotes cada dia, respondendo adequadamente à demanda do mercado, efetivando a pronta entrega de produtos e reduzindo os inventários no processo;
Nivelamento da Produção Heijunka é a palavra japonesa para o nivelamento do planejamento da produção, de modo que o mix e volume de produção sejam constantes aolongodotempo; O princípio da programação nivelada é bem simples, mas os pressupostos para colocála em prática requerem grandes esforços; Em determinada Unidade de Produção, três produtos são produzidos num período de 20 dias... As quantidades necessárias e os lotes econômicos são colocados abaixo... Quantidade Necessária de A = 3000 LEP (A) = 600 Quantidade Necessária de B = 1000 LEP (B) = 200 Quantidade Necessária de C = 1000 LEP (C) = 200
Nivelamento da Produção Qual o problema com este modelo??? No 1 dia, a fábrica inicia a produção do produto A e Em seguida o produção de C termia ao Afinal do produto B é inicia terceiro diae termina no iniciado (3 dia) e é 4 dia... terminado no 4 dia 1 Alto estoque de material acumulado; 2 Cada dia é diferente do outro em termos do que se deve produzir Agora suponha que a flexibilidade da unidade produtiva possa ser aumentada a ponto que os tamanhos dos lotes para os produtos possa ser reduzido a um quarto dos níveis anteriores sem perda de capacidade...
Assim... Um lote de cada produto poderá ser completado em um único dia, ao final do qual os três lotes são transferidos para o próximo estágio; Lotes menores de material estarão movendo-se entre cada estágio, o que irá reduzir o nível global de estoque em processo; Outra vantagem é igualar as atividades de produçãodiáriasemtermosdoquesevai produzir; Isso facilita o planejamento e controle em cada estágio da produção; Assim, a produção passa a saber que à x horas o lote A deve ser completado, facilitando este controle...
Modelos Mesclados O principio da programação nivelada pode ser ampliado para que se tenha um mix repetitivo de componentes; Nestecaso,suponhaqueasmáquinasdaunidade de produção analisada sejam tão flexíveis que atinjamoidealjitdelote=1;
Sincronização Muitas empresas produzem grande variedade de componentes e produtos, porém, nem todos com regularidade suficiente para garantir uma programação totalmente nivelada; Sincronizar significa ajustar a saída de cada estágio do processo de produção para garantir as mesmas características de fluxo para cada um dos componentes ou produtos, à medida que eles avançam por meio de cada estágio...
Sincronização Porém, para fazer isso, os componentes precisam ser classificados com a frequência com a qual são demandados: 1. Itens de alto fluxo: produzidos com frequência, por exemplo, todas as semanas; 2. Itens repetitivos: produzidos de forma regular, mas a intervalos de tempo maiores; 3. Itens eventuais: produzidos de forma irregular, a intervalos não previsíveis O objetivo é sincronizar os processos pelos quais passam componentes e submontagens de tais produtos,de forma que eles pareçam estar seguindo uma batida de tambor...
Exercício Suponha que a quantidade de produtos necessária no período de 20 dias, assumindo que um dia tem 8 horas de trabalho e cada hora possui 60 minutos produtivos, seja: ProdutoA=1.920 ProdutoB=1.200 ProdutoC=960 Cálculo do tempo de ciclo: TEMPO DE CICLO = TEMPO DE CICLO A = TEMPO DE CICLO B = TEMPO DE CICLO C = TEMPO PRODUTIVO POR MINUTO DEMANDA POR HORA (20* 8 * 60) 1920 (20* 8 * 60) 1200 (20* 8 * 60) 960 = 5 minutos = 8 minutos = 10 minutos
Exercício Logo, a unidade produtiva precisará produzir: Uma unidade de A acada 5 minutos; Uma unidade de B a cada 8 minutos; Uma unidade de C a cada 10 minutos; Em outras palavras, determinando-se um mínimo múltiplo comum entre 5, 8 e 10: 8 unidades de A a cada 40 minutos; 5 unidades de B a cada 40 minutos; 4 unidades de C a cada 40 minutos; Isso significa que uma sequenciaque misture 8 unidades de A, 5 de B e 4 de C e seja repetida a cada 40 min. irá gerar a produção necessária
Balanceamento de Linha
Conceitos Iniciais Balancear uma linha de produção é ajustá-la às necessidades da demanda, maximizando a utilização dos seus postos ou estações, buscando unificar o tempo unitário de execução do produto; Uma linha de produção é formada por uma sequência de postos de trabalho, compondo estações, dependentes entre si, cada qual com função bem definida e voltada à fabricação ou montagem de um produto.
Numa indústria de sapato... Numa indústria de sapato, por exemplo, costurar o tecido (couro) é um posto de trabalho e juntarocouro ao solado é outro. Se a costura do couro anda mais rápido que a junção do couro ao solado, ou seja, gasta menos tempo unitário, pode-se compor uma estação de trabalho formada por vários postos do solado, visando equilibrar o sistema e fazer as duas estações terem tempos iguais ou aproximadamente iguais.
Etapas necessárias no balanceamento Davis (2001) descreve as etapas necessárias para balancear uma linha da seguinte forma: 1. Especificar a relação sequencial entre as tarefas, utilizando um diagrama de precedência; 2. Determinar o tempo de ciclo necessário; 3. Determinar o número mínimo teórico de estações de trabalho; 4. Selecionar uma regra básica na qual as tarefas têm de ser alocadas às estações de trabalho e uma regra secundária para desempatar; 5. Delegar tarefas, uma de cada vez, à primeira estação, até que a soma dos tempos seja igual ao tempo de ciclo. Repetir o processo nas estações seguintes; 6. Avaliar a eficiência da linha.
Regras de Balanceamento Regras Heurísticas de Balanceamento de Linhas Métodos Heurísticos, baseados em regras simples, têm sido usados para desenvolver boas soluções (não soluções ótimas) para problemas de balanceamento de linha Métodos Heurísticos incluem: Regra Heurística de Utilização Incremental(IU) Regra Heurística da Tarefa de Mais Longa Duração eváriosoutros
Regra Heurística de Utilização Incremental Acrescenta tarefas a uma estação de trabalho em ordem de precedência de tarefa, uma de cada vez, até que a utilização seja de 100% ou que se observe que tal utilização caia; Então, esse processo é repetido na estação de trabalho seguinte para as tarefas remanescentes; Prós Apropriado quando uma ou mais tarefas têm duração igual ou superior à duração do ciclo! Contras Pode criar a necessidade de equipamentos extras!
Exemplo Armstrong produz bombas para pneus de bicicletas em uma linha de produção. O tempo para realizar 6 tarefas da produção da bomba e suas tarefas que devem preceder imediatamente podem ser vistos no próximo slide. Devem ser produzidas dez bombas por hora e 45 minutos por hora são produtivos. Utilize a regra heurística de utilização incremental para combinar tarefas em estações de trabalho a fim de minimizar o tempo ocioso.
Fase 1: Construção do Diagrama de TAREFAS Precedências TAREFAS QUE DEVEM PRECEDER IMEDIATAMENTE TEMPO PARA REALIZAR AS TAREFAS A - 5,4 B A 3,2 C - 1,5 D B, C 2,8 E D 17,1 F E 12,8 Tempo Total: 42,8 A B D E F C
Fase 2: Calculo do Tempo de Ciclo TEMPO DE CICLO = TEMPO PRODUTIVO POR HORA DEMANDA POR HORA Tempo produtivo por hora: 45 minutos Demanda por hora: 10 bombas TEMPO DE CICLO = 45 10 = 4,5 minutos por bomba
Fase 3: Calculo do número mínimode estações de trabalho NÚMERO MÍNIMO DE ESTAÇÕES DE TRABALHO = (TEMPO DE TAREFA FINAL) * (DEMANDA POR HORA) TEMPO PRODUTIVO POR HORA Tempo de Tarefa Total = 42,8 minutos Demanda por Hora = 10 bombas Tempo Produtivo por Hora = 45 minutos NÚMERO MÍNIMO DE ESTAÇÕES DE TRABALHO = (42,8* 10) 45 = 9,51 Estações de Trabalho
Fase 4/5: Balanceamento de Linha -IU Quantas estações de trabalho são necessárias para desenvolver a atividade A? Qual o nível de utilização destas estações? Cabe mais alguma atividade? ESTAÇÃODE TRABALHO TAREFAS Mins/Bomba ESTAÇÕES DE TRABALHO UTILIDADE INCREMENTAL 1 A 5,4 5,4 / 4,5 = 1,2 = 2 1,2 / 2= 60% 1 A, B 5,4 + 3,2= 8,6 8,6/ 4,5 = 1,9 =2 1,9 / 2 = 95% 1 A, B, C 8,6 + 1,5 = 10,1 10,1 / 2,2 = 3 73% 2 C 1,5 1,5 / 4,5 = 0,33 = 1 33,3% Queda no nível de utilização 2 C, D 1,5 + 2,8 = 4,3 4,3 / 4,5 = 0,96 = 1 0,96 / 1= 95,6% 2 C, D, E 4,3+ 17,1 = 21,4 21,4 / 4,5 = 4,8 = 5 95,1% 3 E 17,1 17,1 / 4,5 = 3,8 = 4 3,8 / 4 = 95% 3 E, F 17,1 + 12,8 = 29,9 29,9 / 4,5 = 6,6 = 7 94,9% 4 F 12,8 12,8 / 4,5 = 2,8 = 3 94,8% Queda no nível de utilização Queda no nível de utilização Estações de Trabalho Necessárias = 2 + 1 + 4 + 3 = 10 estações de trabalho
Fase 5: Utilização da Linha de Produção UTILIZAÇÃO DA LINHA = NÚMERO MÍNIMO DE ESTAÇÕES DE TRABALHO NÚMERO ATUAL DE ESTAÇÕES DE TRABALHO Número mínimo de estações de trabalho = 9,51 Número atual de estações de trabalho = 10 UTILIZAÇÃO DA LINHA = 9,51 10 = 0,951 = 95,1%
Regra Heurística da Tarefa de Mais Longa Duração Adiciona tarefas a uma estação de trabalho, uma de cada vez, na ordem de precedência das tarefas Se duas ou mais tarefas têm a mesma ordem de precedência, adiciona-se a tarefa com duração mais longa Condições para seu uso: Cada uma e todas as durações da tarefa devem ser inferiores ou iguais à duração do ciclo Não pode haver estações de trabalho duplicadas
Regra Heurística da Tarefa de Mais 1. Traçar um diagrama de precedência 2. Supondo que 55 minutos por hora sejam produtivos, computar o tempo de ciclo necessário para obter 50 unidades por hora 3. Determinar o número mínimo de estações de trabalho 4. Calcular a utilização da soluçãoemd Longa Duração TAREFA PREDECESSORA TEMPO (MIN) A - 0,9 B A 0,4 C B 0,6 D C 0,2 E C 0,3 F D, E 0,4 G F 0,7 H G 1,1 TOTAL: 4,6
Fase 1 D A B C F G H E Fase 2 TEMPO DE CICLO = TEMPO PRODUTIVO POR HORA DEMANDA POR HORA = 55 50 = 1,1 minuto por produto Fase 3 NÚMERO MÍNIMO DE ESTAÇÕES DE TRABALHO = (TEMPO DE TAREFA FINAL) *(DEMANDA POR HORA) TEMPO PRODUTIVO POR HORA = (4,6) * (50) 55 = 4,2 estações de trabalho