UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Apostila São Carlos - 2006
1 SUMÁRIO Tópico Assunto Página 1. Projeto do Layout Industrial 03 1.1. Introdução 03 1.2. Pressupostos metodológicos e Conceituais 04 1.2.1. O trabalho 05 1.2.2. Estratégia de produção 07 1.3. Sistemas de produção 09 1.4. Metodologia para o projeto de Unidades Industriais 13 1.5. Considerações finais 14 2. Metodologia de desenvolvimento do layout 16 2.1. Objetivos 16 2.2. Princípios do layout 17 2.3. Recomendações ao estudo do layout 18 2.4. Dados básicos necessários 19 2.5. Etapas do Trabalho 20 2.6. Documentos Gerados pelo Trabalho 23 3. Representações de fluxo do processo 26 4. Dimensionamento dos Principais Fatores de Produção 35 4.1. Dimensionamento de pessoal e equipamentos 37 4.2. Dimensionamento de materiais 38 4.2.1. Dimensionamento de matéria-prima em indústria de adição 38 4.2.2. Dimensionamento de materiais em industria de montagem 43 4.3. Dimensionamento de Áreas de Produção 46 4.3.1. Método do Centro de Produção 46 4.4. Dimensionamento de áreas de conjuntos de centros de produção e de Departamentos 58 5. Estudo do Fluxo do Processo 59 5.1. Fluxos internos (no departamento e entre departamentos) 59 5.2. Fluxos gerais da fábrica (da unidade produtiva) 67 5.3. Áreas de Estocagem e de Expedição 69 5.4. Outras Áreas: Fatores Indiretos de Produção 73 6. Processos de Produção, Organização e Layout Industrial. 77 6.1. Processos de Produção 77 6.2. Tipos de Layout e Processos de Produção 79 6.3. Novos padrões de layout derivados das formas de gestão da produção e do trabalho 84 6.3.1. Layout em grupo 87 6.3.2. Célula de Manufatura 89 6.3.3. Projeto Modular: layout modular, mini-fábrica. 95 7. Projeto dos Requisitos das Instalações 102 7.1. Riscos Ambientais 102 7.2. Principais Riscos ambientais estudados em projetos de unidades
2 industriais 105 7.2.1. Iluminação 105 7.2.2. Acústica 106 7.2.3. Riscos Químicos 106 7.2.4. Riscos biológicos 107 7.3. Incêndio 107 8. Processo geral de construção do layout 112 8.1. Métodos baseados no processo produtivo (Diagrama de Blocos). 113 8.1.1 Método das Seqüências Fictícias 113 8.1.2. Tecnologia de Grupo 114 8.1.3. Método dos elos 115 8.2. Modelagem tridimensional 116 8.3. Modelagem de fluxos. 117 9. Bibliografia 118 ANEXO 1 Formas básicas de fluxos 121 ANEXO 2 Sistemas especiais de dimensionamento 123
3 1. Projeto do Layout Industrial 1.1. Introdução Problemas envolvendo layout são complexos e difíceis de serem formulados através de meios analíticos, pois envolvem um grande conjunto de combinações viáveis e possuem características subjetivas que dificultam um tratamento puramente matemático. Os objetivos envolvidos nos problemas de layout são muitos. Por exemplo: minimizar o custo de manipulação de materiais, maximizar a proximidade dos departamentos, flexibilizar o arranjo e operação, racionalizar o espaço disponível, cuidar da segurança do trabalho e tratar as questões ergonômicas do sistema produtivo. Neste contexto, o desenvolvimento e avaliação de layout têm sido estabelecidos, tradicionalmente, de forma subjetiva por projetistas que utilizam técnicas gráficas e manipulação de templates. Tal complexidade tem levado a algumas tentativas de automatizar o processo de construção do layout. No final da década de 60 e início da década de 70 uma série de tentativas foi desenvolvida: CRAFT, Buffa et al., 1966; CORELAP, Lee & Moore, 1967; ALDEP, Seehof & Evans, 1967; MAT, Edwards et al., 1970; PLANET, Apple & Deisenroth, 1972; COFAD, Moore, 1974, dentre outras, atuam fundamentalmente nos dois primeiros objetivos acima citados. As saídas fornecidas por estes softwares, via de regra, representam num diagrama de blocos, as posições relativas dos diversos departamentos. Sule (1992) enfatiza que dois aspectos críticos destes softwares são: (1) os diagramas de blocos gerados representam soluções aproximadas que exigem redesenho e modificações, provocando um distanciamento da solução ótima encontrada; (2) a atuação dessas ferramentas ocorre somente nos primeiros passos do processo do projeto de layout industrial, não contribuindo nas etapas de detalhamento e implantação. O mesmo autor conclui que, para atender os demais objetivos, são necessárias pesquisas que tratem questões do tipo: desenvolvimento de layout detalhado, utilização de capacidades computacionais gráficas e interativas, desenvolvimento de procedimentos capazes de tratar layout multi-níveis, utilizar mecanismos de análise de layout, tratar layout flexíveis, e incorporar novas técnicas de produção, como tecnologia de grupo e célula de manufatura. Além dos aspectos apontados por SULE, podemos ainda considerar que o problema de layout possui tantas especificidades que devem ser tratados de forma singular, pois cada projeto é um novo projeto e cada indústria possui as suas características próprias e que as tentativas de automação acabam por se demonstrar ineficientes quando transladadas para aplicações distintas daquelas para as quais foram geradas. Numa linha mais atual, foram desenvolvidas ferramentas flexíveis como o software FACTORY (Cimtechnologies Corp., 1989), fundamentado no método SLP (System Layout Planning, Muther, 1978). Este software, que pode ser processado em conjunto com o AUTOCAD (AutoDesk Inc.), representa um avanço em relação às ferramentas anteriormente desenvolvidas, principalmente por explorar os recursos da computação gráfica e a capacidade de interagir com o projetista. No entanto, ao reproduzir uma metodologia desenvolvida, em princípio, para o projeto não informatizado, também não consegue atingir os objetivos anteriormente assinalados.
4 A simulação assumiu a partir dos anos 80, uma posição de destaque na área de pesquisa operacional, ressurgindo como uma poderosa ferramenta de apoio à tomada de decisão em sistemas complexos de produção. Isso se deve muito ao avanço proporcionado pelos chamados ambientes de simulação. Ao contrário das tradicionais linguagens de simulação, que exigiam muita experiência e dedicação do usuário, esses novos ambientes são extremamente amigáveis, consistentes em termos estatísticos e possuem interfaces gráficas que permitem visualizações das simulações. Os softwares mais conhecidos nessa área são: ARENA (Systems Modelling, Pegden et al., 1995), AUTOMOD (Autosimulations, 1993) e PROMODEL (Promodel Corp., 1990). Na área de projetos gráficos, desenvolveram-se excelentes softwares, cada vez mais customizados para aplicações específicas, envolvendo tanto o CAD (Computer Aided Design) como os softwares de animação gráfica. São exemplo o Autocad, Catia, Minicad e o 3dStúdio. A combinação das características dos softwares de simulação de sistemas com os de computação gráfica, articulados por uma metodologia apropriada para a abordagem dos problemas de layout, surge como uma alternativa viável, ao permitir a exploração, em diferentes graus de detalhamento, de todos os diferentes aspectos envolvidos no projeto. A abordagem que será apresentada na seqüência, busca explorar o potencial destas ferramentas computacionais, integrando-as nas diferentes etapas envolvidas na concepção de uma unidade industrial. Neste capítulo trataremos do processo produtivo para o produto em projeto. Antes de introduzirmos métodos e técnicas propriamente ditos, iremos fundamentar a abordagem, partindo dos conceitos de trabalho, tecnologia e estratégia. Na seqüência será apresentada a metodologia adotada. É importante salientar que as questões específicas da técnica de produção já devem ter sido tratadas ao longo do processo de desenvolvimento do produto. Nesta etapa iremos quantificar os recursos necessários e estabelecer a sua distribuição espacial a partir das inter-relações que se estabelecem entre os homens o dispositivo técnico e o processo de gestão. 1.2. Pressupostos metodológicos e Conceituais O layout industrial é a representação espacial dos fatores que concorrem para a produção envolvendo pessoal, materiais, equipamentos e as interações entre estes fatores de produção. Assim, ao conceber uma unidade industrial ou mais genericamente falando, um sistema de produção, estamos em última instância explicitando o que de uma forma ou outra constituirá o trabalho nos seus diversos níveis hierárquicos e funcionais. O contexto em que se coloca o projeto de uma unidade industrial não pode ser resumido à categoria trabalho. Sem dúvida os negócios estão inseridos em ambientes sociais e econômicos que impõem sobre uma organização determinantes que irão condicionar as possibilidades de implementação das soluções no campo do trabalho, da técnica e da sua coordenação. Desta forma, os pressupostos sobre trabalho e estratégias de produção irão nortear a concepção do sistema produtivo.
5 1.2.1. O Trabalho A representação do trabalho no campo da engenharia de produção pode ser agrupada segundo duas abordagens distintas (Dejours,1995), sumarizadas no quadro 1. Quadro 1 Abordagens sobre os fatores humanos no trabalho (Dejours, 1995). As limitações destas abordagens são criticadas por Dejours, as relações intersubjetivas entre o ego e o outro, que incontestavelmente desempenham um papel organizador das condutas humanas, não são redutíveis a uma entidade ou um sistema ego-outro. Os conflitos, as relações de poder ou o reconhecimento criam sempre um desafio ao real. O conflito visa àquilo que na postura do sujeito relaciona-se a um fazer, a um ato, a uma conduta ou a uma ação sobre o real. (pag. 12) Aslimitações destas abordagens são representadas abaixo no quadro 2. Quadro 2 Limitações das abordagens sobre o fator humano Dejours. Tais questões nos remetem para a discussão dos conceitos de técnica e de trabalho, os quais são sumarizados no quadro 3 abaixo.
6 Quadro 3 Representação de técnica e trabalho (Dejours, 1995). Ao considerarmos uma unidade industrial, estamos promovendo um recorte onde nos três pólos do triângulo poderíamos posicionar: o dispositivo técnico (o real), o homem (ego) e a gestão (outro). O quadro 4 mostra a representação. A intermediação destes elementos se dá pelo dinamizador destas relações: o trabalho. Quadro 4 Representação do processo de travbalho do layout visão botton-up Tal abordagem, centrada no trabalho responde parcialmente às questões de projeto de um sistema produtivo. Esta é uma abordagem do tipo botton up. Por outro lado, condicionam a operação de um negócio os aspectos estratégicos derivados da sua inserção no contexto social. 1.2.2. Estratégia de Produção. O conceito de estratégia segundo o Aurélio tem conotação militar: Arte militar de planejar e executar movimentos e operações de tropas..., visando alcançar ou manter posições
7 relativas e potenciais bélicos favoráveis a futuras ações táticas sobre determinados objetivos (pág. 586). No campo dos negócios podemos adotar a definição de Slack (1997): o padrão global de decisões que posicionam a organização em seu ambiente e têm o objetivo de fazê-la atingir seus objetivos de longo prazo. Independentemente do grau de formalização, podemos assumir que estratégia é a arte de identificar e estabelecer condições para atingir os objetivos considerados fundamentais para a sobrevivência e desenvolvimento do negócio. Ela pode ser compreendida em três níveis: - Estratégias Corporativas orientam e conduzem a corporação em seu ambiente global, econômico, social e político. A estratégia corporativa orienta as decisões concernentes a investimento da corporação nos diferentes negócios e mercados onde deseja competir. - Estratégias de Negócios orientam cada unidade de negócios no seu posicionamento dentro do mercado frente aos consumidores e concorrentes. A estratégia de negócio tem reflexos diretos nas unidades industriais: porte das unidades, localização e mix de produtos são decorrentes de decisões neste campo. - Estratégias Funcionais orientam cada uma das funções do negócio (finanças, P&D, marketing, produção...) na adequação do seu papel frente aos objetivos do negócio e da corporação. É no campo das estratégias funcionais que iremos encontrar os principais elementos condicionantes para o projeto de uma unidade industrial. Dentro destas, nos interessa considerar em especial as estratégias de produção, as quais são fortemente condicionadas pelos contextos históricos nos quais se inserem. Assim, destacam-se os paradigmas da produção em massa que prevalecem até meados dos anos 60 e os novos paradigmas da produção, agrupados em torno da produção enxuta, fortemente influenciadora das novas tecnologias de gestão, decorrentes das mudanças no cenário econômico mundial. O quadro 5 faz a comparação destes paradigmas que fundamentam as estratégias de gestão de produção hegemônicas em seus momentos históricos. Quadro 5 Relação entre modelos de gestão e sistemas de produção. ELEMENTO DE GESTÃO Sistemas de trabalho: ferramentas/ equip. Natureza do trabalho Organização de grupos de trabalho Sistemas de controle ( medidas de desempenho e sist. de informação) Mecanismo de controle do trabalho e da produção Sistema Artesanal de Produção Ferramentas manuais flexíveis Trabalhos de habilidades manuais Tarefas orientadas para grupos Mercado padronizado aprendizado informal e baseado na experiência O próprio Artesão ou Mestre de ofício Sistema Rígido/tradicional de Produção (produção em massa) Capital intensivo em equipamentos especializados Trabalhos manuais desqualificados - trabalhos especializados Grupos especializados por função Tarefas simples e específicas. Sistema de informações formais p/ o controle de execução de tarefas p/ coord. seqüência de atividades Estrutura hierárquica de autoridade Sistemas de Produção atuais Capital intensivo em equipamentos flexíveis Informação intensiva e trabalho intelectual Grupos auto-organizados e auto-dirigidos Sistemas globais, formais e informais, p/ controle, ajustes e aprendizado Modificados por mecanismos de mercado (Fonte: DOLL, 1991, p. 404).
8 Como limite extremo destas novas tendências para definição de estratégias de produção podemos considerar as tendências no setor automobilístico que de um modo ou de outro acabam por influenciar os demais setores industriais. A figura 1 exemplifica algumas arranjos variantes do consórcio modular, que é caracterizado por Gomes (1998) pela produção em módulos, pequeno número de fornecedores de primeira linha, hierarquização de fornecedores, maior participação de fornecedores em P&D e necessidade de coordenação (de P&D) por parte das montadoras. Figura 1: Novas formas de organização da produção Para concluir, enfatizamos que as questões relacionadas com a estratégia de produção são resolvidas a priori. Elas advêm de decisões no campo da estratégia da corporação e do negócio que circunstanciarão a estratégia produtiva da unidade e a disposição dos fatores de produção. No entanto, faz-se necessário recuperar a abordagem apresentada por Dejours, que enfatiza os aspectos imponderáveis advindos das manifestações do real. O real é sempre a revelação de algo novo. Neste processo, a técnica e o trabalho e a forma de coordená-los evoluem. Assim sempre que concebemos um novo trabalho, estamos incorporando o que apreendemos como realidade de uma situação existente, e ao mesmo tempo transformando esta realidade, afinal projetar também é trabalho. Um novo projeto traz desafios à criatividade com implicações sobre a técnica, o trabalho e a sua coordenação. Segundo, que tais implicações decorrem da nossa percepção da realidade e dos pressupostos que explícitos ou não irão nortear nossas ações. 1.3. Sistemas de Produção Além dos pressupostos que nos orientam de uma maneira global no processo de concepção de unidades produtivas, encontramos ainda caracterizações genéricas que podem auxiliar no processo de projeto. De um modo geral os sistemas produtivos podem ser classificados em Contínuos, Repetitivos e Intermitentes. As principais características destes processos são apresentadas no quadro 6. A figura 2 apresenta uma outra classificação (Slack, 1997) relacionado as variáveis variedade/volume.
9 Quadro 6 Tipos de processo produtivos O que resulta da relação variedade/volume é uma indicação pouco precisa caracterizada como uma linha natural de ajuste do processo a características de volume variedade. Nos limites dsta relação encontram-se as empresas que trabalham para estoque (make to stock) ou sob encomenda (make to order). O posicionamento em relação da diagonal indica o grau de flexibilidade e o custo do sistema produtivo em relação ao demandado. Concretamente, as indicações valem como referencial global, porém não conseguem traduzir-se na prática como indicadores concretos de projeto.
10 Figura 2: Processos produtivos segundo as variáveis Variedade/Volume. Ainda dentro desta abordagem que busca estabelecer recomendações para a concepção dos sistemas produtivos a partir do relacionamento entre as variáveis variedade/volume, encontramos uma caracterização para os diferentes tipos de arranjo dos elementos que concorrem para a produção, reunidos em três categorias: Posicional, Processo e Produto. (VER CAPITULO????? Assim, ao olharmos para a realidade das unidades industriais vamos então nos deparar com uma multiplicidade de soluções adotadas para o arranjo dos fatores de produção que só podem ser explicadas a partir de considerações mais gerais a cerca dos inter-relacionamentos entre os dispositivos técnicos, os homens e os processos de gestão.
11 1.4. Metodologia para o projeto de Unidades Industriais Considerando as discussões anteriormente apresentadas, deparamos com a questão de como interagir os aspectos relativos ao trabalho e à estratégia ao longo do processo de projeto. Em primeiro lugar, o projeto do layout industrial deve ser visto como uma das modalidades do projeto de engenharia, que segue as mesmas características do projeto do produto. O desenvolvimento de um projeto deve ser tratado como um produto dinâmico, que parte das necessidades dos futuros usuários, considera as restrições do projeto e do negócio e estabelece um novo conceito para o sistema produtivo. Vamos nos deter sobre a figura 3 e buscar compreender o que representa. Como se observa, o processo de projeto é circunscrito pelo ambiente representado na figura pelo retângulo maior. Ele constitui o conjunto de fatores condicionantes para o projeto, os quais são estabelecidos a priori e que não fazem parte do escopo de decisões envolvidas no recorte de análise. Figura 3. Processo de Projeto do Layout Industrial A partir das considerações acerca das condicionantes do ambiente, o primeiro passo trata de considerar o mix de produtos e a tecnologia de produção a ser adotada na unidade. Trata-se aqui de compreender exatamente quais são os produtos ou serviços a serem produzidos e os seus processo de obtenção. Trata-se de responder à questões relacionadas com o que e como produzir. Com este objetivo, devemos nesta etapa compreender precisamente todos os detalhes dos produtos de suas partes e componentes, bem como os processos de produção associados. Seguindo a método apresentado na figura 7, após ter-se consolidado a etapa anterior, devemos buscar quantificar os recursos necessários para o processo produtivo. A esta etapa designamos de pré-dimensionamento dos fatores de produção. Trata-se de quantificar os fatores diretos e indiretos de produção agrupados em: homens, materiais e equipamentos, diretos ou indiretos. Nesta etapa a quantificação ainda não pressupõe um arranjo específico dos fatores de produção. Na realidade iremos voltar ao dimensionamento na fase de construção do layout.
12 As quantificações aqui realizadas irão possibilitar que numa etapa posterior possamos discutir qual é a melhor forma de organizá-los. Tendo-se quantificado os fatores de produção, passamos à etapa seguinte denominada de construção dos templates dos centros de produção (figura 8). Trata-se aqui de obter representações das demandas espaciais bi ou tridimensionais quando requeridas. Esta é uma etapa fundamental no processo de projeto do layout, pois dela depende a qualidade final do projeto em termos de ocupação dos espaços bem como das condições de trabalho e de gestão das interações que irão ocorrer. Além dos centros produtivos, devemos considerar nesta fase todas as demais demandas espaciais decorrentes das instalações de serviços, de utilidades e de gestão que irão concorrer para que as atividades produtivas ocorram. Ao final desta etapa teremos reunido todas as informações necessárias para entrarmos no processo de construção do layout propriamente dito. Para introduzirmos a fase de construção do layout faz-se necessário voltar a considerar a figura 7. Nela as fases de definição da estratégia de produção, construção do layout e de simulação, são representadas de modo paralelo a fim de enfatizar o processo de geração de alternativas avaliação e escolha. Nesta fase devemos considerar mais detalhadamente as diferentes possibilidades de arranjo para os fatores de produção articulados em torno de uma dada estratégia. Neste processo devermos agrupar áreas produtivas e não produtivas, estabelecer relacionamento e buscar soluções possíveis de serem implementadas. As diversas soluções geradas deverão ser comparadas frente a critérios objetivos e subjetivos. Este é um processo altamente interativo. As melhores soluções irão surgir após consideramos uma ampla gama de possibilidades. O processo de validação se dá a partir da consideração de uma estratégia de produção, da construção do layout decorrente (integração dos vários centros de produção) e da simulação desta implementação. Os resultados obtidos devem responder as questões mais gerais impostas pelo ambiente, contra as quais a solução é avaliada. É importante reforçar que a simulação aparece como elemento chave do processo de validação, buscando evidenciar os efeitos de opções estratégicas sobre a produtividade da unidade, bem como de suas conseqüências sobre as atividades dos trabalhadores. Tal aspecto é ressaltado para mostrar a necessidade de considerar, em todo momento, o efeito de uma dada estratégia de manufatura sobre o trabalho humano. É isto, no final, que irá propiciar a produtividade e a flexibilidade de qualquer sistema produtivo. A saída deste processo é um conceito para a unidade industrial, que integra a estratégia de produção adotada e fornece a entrada para o detalhamento do layout. A etapa de detalhamento do layout envolve a especificação de todos os elementos que irão contribuir para o funcionamento da unidade industrial. Constitui-se na elaboração de um documento detalhado que irá orientar os diferentes profissionais que irão participar do da implantação e posta em marcha da unidade. 1.5. Considerações Finais A metodologia apresentada tem sido testada em diversos projetos de layout e re-layout. Os resultados obtidos nos trabalhos de planejamento e implantação de sistemas de produção, integrando ferramentas computacionais de simulação animada e de CAD mostram uma grande consistência na análise dos layout produzidos. A comunicação entre usuário e
13 modelista tem sido facilitada, devido aos recursos gráficos animados utilizados, criando sm maior interesse no usuário em aumentar a sua participação no projeto. Esse fato tem aproximado usuário e projetista, facilitando a comunicação entre eles e aumentando a cumplicidade do usuário em relação ao projeto. Do ponto de vista teórico, a metodologia busca responder às questões levantadas na discussão acerca do processo de projeto, enfatizando: 1. o desenvolvimento do layout detalhado, pois os templates gerados representam realisticamente a atividade produtiva; 2. o uso das capacidades gráficas e interativas computacionais; 3. a possibilidade de adoção e simulação de diferentes estratégias de produção; 4. a flexibilidade do layout industrial absorvendo mudanças futuras advindas do ambiente. No capítulo seguinte serão apresentados os aspectos detalhados de cada uma das etapas, apresentando sempre que possível um caso prático. Figura 4: Exemplo de um Centro de Produção
14 2. Metodologia de desenvolvimento do layout 2.1. Objetivos Uma vez definido o processo de fabricação, o tipo de produto e as estratégias de produção e de tecnologia; pode-se então partir para o dimensionamento da fábrica: os fatores de produção e os arranjos destes fatores, obedecendo a lógica traçada para a organização da produção e do trabalho. O desenvolvimento da fábrica e o layout resultante são realizados nas seguintes etapas: a. Macro e micro localização: região, distrito, situação, vias b. Escolha do terreno: acessos, recuos, níveis, tratamentos c. Espaço arquitetônico: orientação, ocupação, formulação d. Arranjo físico: fluxos, funções, atividades, distribuição e. Centros de produção: espaços, requisitos, relações, organização f. Construção do espaço (edificação): programa, partido, detalhamento g. Ocupação e operação do espaço: uso, manutenção, avaliação Figura 5 Macro-etapas do desenvolvimento do projeto da fábrica Um projeto ideal deveria cumprir estas várias etapas na ordem apresentada, porém na prática ocorrem problemas como a necessidade de aproveitar um terreno ou prédio já existentes. Ou a responsabilidade sobre as obras de engenharia civil pode correr por conta de uma firma externa que impõe o seu próprio padrão de acabamento e material; a região onde a fábrica será construída já está definida pela direção e não há discussão possível sobre o assunto ou ainda; há outros prédios construídos e é conveniente manter uma unidade arquitetônica. De qualquer forma, o melhor procedimento técnico e os melhores resultados financeiros de longo prazo são obtidos quando se desenvolve o projeto global sem restrições e depois se procura adaptá-lo as possíveis condições de contorno.
15 2.2. Princípios do Layout A definição dos espaços de trabalho tem como objetivo a obtenção de um arranjo espacial que tenha o melhor desempenho conjunto das características de custo, flexibilidade, segurança, condições de trabalho, condições de controle e qualidade para o processo produtivo. Este arranjo deve seguir os seguintes princípios: Princípio da integração Os diversos elementos que integram os fatores de produção devem estar harmoniosamente integrados, pois a falha em qualquer um deles resultará numa ineficiência global. Devem estar dotados de absoluta unidade de propósitos como uma corrente onde sua resistência é a resistência do elo mais fraco. Por este principio, deve-se estudar os pequenos pormenores da fábrica, pois esta é considerada como uma unidade composta de uma série de elementos que devem estar devidamente entrosados, visando a eficiência de produção. Princípio da mínima distância O transporte nada acrescenta ao produto. Nunca se ouviu dizer que um produto industrial vale mais que outro, idêntico ao primeiro, simplesmente porque este se movimentou mais. O que podemos dizer é que muito provavelmente o primeiro produto custou mais caro. Desse modo a distância devem ser reduzidas ao mínimo para evitar esforços inúteis, confusões e custos maiores. Princípio de obediência ao fluxo das operações Materiais, equipamentos, pessoas, devem se dispor e movimentar-se em fluxo continuo e de acordo com a seqüência do processo de manufatura. Devem ser evitados cruzamentos, retornos e interrupções. A imagem ideal a ser conseguida, neste caso, e a do rio com seus afluentes. Princípio do uso das 3 dimensões Um arranjo não é apenas um plano, mas um volume. O projeto deve sempre ser orientado para usar as três dimensões, o que se traduzirá numa melhor utilização total do espaço. Devese ter sempre em mente que os itens a serem arranjados, na realidade ocupam um certo volume, e não uma determinada área. Princípio da satisfação e segurança Quanto mais satisfação e segurança um layout proporcionar aos seus usuários, tanto melhor ele será. O ambiente deve proporcionar boas condições de trabalho e máxima redução de risco. Não se deve esquecer a influência de fatores psicológicos como cores, impressão de ordem, impressão de limpeza, arrumação, iluminação entre outros; como aspectos que contribuem para a satisfação no trabalho. Princípio da flexibilidade Este é um princípio que, notadamente na atual condição de avanço tecnológico, deve ser atentamente considerado no desenvolvimento da fábrica. São freqüentes e rápidas as
16 necessidades de mudança do projeto do produto, mudança de métodos e sistema de trabalho. A falta de atenção a essas alterações pode levar uma fábrica ao obsoletismo. Neste princípio, deve-se considerar que as condições vão mudar e que arranjo físico deve servir às condições atuais e futuras. 2.3. Dados Básicos necessários. O projeto de layout propriamente detalhado tomará como dados as informações sobre o processo, os materiais e os equipamentos, que devem ter sido coletadas em uma etapa anterior. Estas informações devem ser, no mínimo: A. Informações gerais sobre a empresa A1. tamanho, produto A2. nível de produção atual e futuro A3. terrenos e capital disponível A4. tipos de matéria prima e condições gerais do processo B. Informações sobre o produto B1. características físicas e geométricas B2. manipulação e armazenamento B3. condições de qualidade B4. partes componentes C. Informações sobre o processo C1. diagramas de operação e montagem C2. Roteiros de produção (work sheets) e tempos de operação C3. estoques e transportes C4. outras informações D. Informações sobre pessoas e serviços auxiliares D1. pessoal necessário D2. serviços administrativos e auxiliares E. Informações sobre equipamento E1. lista completa de equipamentos e templates E2. características de operação E3. custo dos equipamentos F. Informações gerais financeiros F1. preço final do produto F2. estrutura de custos F3. preço do terreno e custo de urbanização e construção
17 A tabela a seguir resume dados essenciais que deverão ser coletados quando do estudo de layout: 2.5. Etapas do Trabalho de desenvolvimento do layout Há três etapas distintas: 1. Dimensionamento dos fatores de produção 2. Relacionamentos dos fatores de produção 3. Detalhamento do layout. Em cada uma delas, há um roteiro sugerido de trabalho e devem ser gerados documentos específicos. Ao final do dimensionamento dos fatores de produção, tem-se uma primeira idéia sobre a superfície plana a ser ocupada pela planta, sem qualquer idéia sobre o formato final da fábrica ou das relações físicas entre as áreas. É uma etapa francamente quantitativa, com cálculos de metragem cúbica e quadrada, e durante a qual terão que ser feitas considerações sobre:. alturas de empilhamento de material. forma de armazenamento
18. espaço de movimentação de pessoas em torno do equipamento. sistema de controle de chegada e saída de material. equipamentos de transporte interno e externo. formato aproximado dos centros de produção. forma, dimensões e peso de matérias primas. tipo de embalagem de materiais e produtos. possibilidades de trabalhos em dois turnos ou horas extras Na etapa de relacionamento entre as atividades, serão elaboradas análises e tomadas decisões sobre:. espaço de circulação entre setores produtivos e de apoio. número de pisos da construção. existência de jiraus e mezaninos. modificações em processos. características do edifício. áreas descobertas e áreas externas Com o block layout definido é necessário considerar os aspectos físicos do edifício e começar a criar a planta definitiva ou layout detalhado. As condições de operação e dos edifícios devem funcionar com condições de contorno que devem alterar o arranjo prévio, mas a orientação básica do layout detalhado é dada pelo processo produtivo e pelas condições de transporte definidas no block layout.
19 DESENVOLVIMENTO DO LAYOUT CONCEITOS E ESTRATÉGIAS -Gestão da Produção -Gestão do Trabalho -Gestão da Tecnologia -Estrutura da Demanda DIMENSIONAMENTOS - FATORES DE PRODUÇÃO -Volume de Produção -Processos / Equipamentos -Materiais -Pessoal -Serviços Auxiliares -Utilidades -Serviços de Apoio e Controles FLUXO DE PRODUÇÃO DOS SETORES -Seqüências -Balanceamento / tempo -Agrupamentos Funcionais -Movimentação / Transportes RELAÇÕES ENTRE SETORES -Produção -Administração -Pessoal(apoio) -Auxiliares -Utilidades ARRANJOS -Layout de Blocos -Ligações dos Setores -Corredores -Fluxos Principais -Ocupação do Terreno -Orientações Geográficas AMBIENTE (dimensionamentos) -Requisitos das Operações -Segurança do Trabalho -Agentes Ambientais UNIDADE PRODUTIVA -Localização exata dos fatores -Corredores e circulação -Requisitos do Ambiente (projeto das condições ambientais) -Requisitos das Utilidades -Padronização de cores e Símbolos
20 2.6. Etapas de trabalho para projeto da unidade produtiva. ETAPA 1 Dimensionamento dos fatores de produção Para iniciar esta etapa deve-se construir o fluxograma de processo. 1. Quantidade atual e prevista de materiais e componentes: Cálculo da quantidade de cada material necessáriouma listagem de todos os materiais, peças, componentes e produto pronto, com a quantidade que será utilizada para cumprir o nível de produção atual e a evolução desta quantidade no primeiros dez anos. O consumo indicado será periódico (semanal ou mensal) e as unidades de medida são as usuais no mercado de fornecedores. Fazer o balanço de massa dos materiais, considerando as perdas e obediência ao fluxo do processo. 2. Quantidade atual e prevista de equipamentos: uma listagem de todos os equipamentos de fabricação e montagem necessários para cumprir os volumes atual e previsto obtendo as quantidades por cálculo de carga das máquinas. 3. Quantidade atual e prevista de pessoal: cálculo do número atual e previsto de funcionários produtivos e administrativos, definidos para um turno de trabalho, com possibilidades de usar horas extras, indicando o local de trabalho, o custo da mão de obra por funcionário e o total para a empresa. 4. Superfície das áreas de estoques: indicando o total requerido por tipo de material (ou grupos de materiais) e a forma aproximada de armazenamento para cinco tipos principais de estoques: estoque de matéria prima, estoque de peças e componentes comprados, estoque intermediário de partes fabricadas, estoque de esperas intermediárias e estoque de produtos acabados. 5. Templates e superfícies dos centros de produção: plantas em escala (recomendado de 1:50) das estações de trabalho e centros de produção. Cálculo das superfícies das áreas por estação e no total por grupos de equipamento. 6. Superfícies das áreas auxiliares de produção: indicar os serviços auxiliares de manutenção, ferramentaria, controles, suprimentos, recepção, expedição, e as superfícies das áreas atuais previstas destes serviços. 7. Superfície das áreas de serviços de pessoal: cálculo das superfícies das áreas de refeitórios, banheiros, vestiários, enfermarias, lazer, bebedouros, etc., a serem utilizados pelo pessoal atual e previsto. 8. Superfície das áreas administrativas e de apoio: listagem de todos os serviços administrativos atuais e futuros, indicando as áreas de administração geral, pessoal técnico, segurança, limpeza, casas de força, etc. 9.Pré-definição de áreas construídas: este documento será obtido por soma das informações contidas nos documentos anteriores. ETAPA 2 Relacionamentos entre os fatores de produção.
21 Nesta etapa deverão ser fornecidos os documentos de elaboração do block-layout e preenchidos os dados de avaliação do projeto, na forma reiterativa (para cada alternativa, os dados de avaliação). Para iniciar esta etapa é necessária a elaboração detalhada dos fluxos do processo de produção, entre eles: os fluxogramas de fabricação e montagem, os fluxogramas cronológicos, os diagramas de trabalho de cada centro de produção e as tabelas de relacionamentos (carta DE-PARA e de ligações preferências). 10. Princípios de ocupação do terreno: discussão das características e dos princípios que serão adotados na ocupação do terreno e resumo das conclusões sobre vias de acesso e circulação, áreas externas, utilização de pisos e problemas de expansão. 11. Análise de alternativas de projeto de massa: para cada alternativa gerada fazer um esboço de planta em escala (recomenda. 1:500) das principais unidades da fábrica (departamentos, setores, blocos funcionais) e de circulação externa, anexando as seguintes informações: pontos de entrada e saída do terreno, tipo de construção (alvenaria, galpão, livre, etc.), a metragem final de cada construção, pontos de entrada e saída nos edifícios, vias de circulação externa, jardins, estacionamento e as direções de expansão. Nesta fase, cada unidade considerada no projeto não tem ainda uma forma geométrica definida. Em geral são usadas formas geométricas básicas como quadrados e retângulos (2x1). 12. Princípios de operação do conjunto: discussão e análise dos princípios a serem adotados na operação da parte produtiva e administrativa (em separado), e resumo das técnicas e conclusões sobre a distribuição dos blocos das seções na fábrica, com o uso de técnicas como a matriz de ligações preferenciais. Em projetos complexos, com grande diversidade de centros de produção e de componentes fabricados, nesta fase é necessário o balanceamento dos tempos entre os centros de produção e a determinação dos estoques em processo. 13. Análise de alternativas de diagramas de bloco: um esboço de diagramas de blocos das seções de fábrica, dos setores auxiliares, de pessoal, administrativos e de apoio; indicando os principais blocos e os fluxos de pessoas e materiais entre as seções (com representação aproximada de superfície e formato), com o uso de técnicas de relacionamentos quantitativos, como a carta DE-PARA e de processo, como o fluxograma de fabricação e montagem e o fluxograma de setores. 14. Avaliação econômico-financeira do block-layout: para cada combinação das alternativas anteriores, deverá ser calculado o custo total do investimento inclusive terreno, indicando a composição destes custos. 15. Avaliação técnica do block layout: pode ser adicionado aos documentos anteriores, um resumo de avaliação técnica onde deve constar, para cada alternativa, a produtividade física do terreno (área/volume de produção), o espaço específico pessoal (m 2 de área de fábrica/número de funcionários) na parte produtiva e administrativa, a densidade de aproveitamento produtivo (área de estações de trabalho/área construída de fábrica), e o momento total de transportes, a relação de espaço direto-indireto (m 2 de área de fábrica/m 2 de áreas administrativas e auxiliares) e o aproveitamento do terreno (área construída plana/área total em termos atuais e futuros). 16. Block layout final: uma planta em acabamento profissional do block layout escolhido, em escala (recomendado 1:200), com todas as áreas construídas e sua posição no terreno, com os fluxos de circulação de materiais e pessoas.
22 ETAPA 3 Na última etapa, há somente três documentos gerados: 17. Arranjo prévio: um esboço de planta em escala (recomendado escala 1:200) montada em cima do último block layout escolhido, colocando as estações de trabalho de fabricação e montagem, as seções auxiliares, administrativas, as áreas de pessoal, e definindo os corredores, colunas, portas, escadas, dispositivos de segurança de maneira aproximada. 18. Layout final: uma planta em escala (recomendado 1:100 ou 1:50) de toda a área construída, inclusive áreas não produtivas, indicando todos os equipamentos, posição de operadores, linhas demarcatórias, paredes, divisórias, colunas, janelas, portas, portões, locais de espera intermediárias, móveis e utensílios. A apresentação deve ser profissional, de forma a servir de base para projetos estruturais, de redes elétricas e de suprimentos e fixação dos equipamentos. 19. Características econômico-financeiras do projeto: este documento é apenas um guia para o empresário, mostrando uma visão estática e resumida de uma análise mais geral de viabilidade. Embora este documento possa ter dados coincidentes com os dados de outros documentos, isto em geral não acontece pois o cálculo é feito em cima de dados finais do layout detalhado que são diferentes dos dados obtidos do block layout. Como estamos fazendo um fluxo de caixa simplificado, uma análise estática, temos que supor que todo o capital empregado inicialmente se gasta no ano Zero, e que qualquer expansão futura será paga até no ano 10. Em termos de matemática financeira, isto é simplificação exagerada, mas dá para ter uma idéia de comparação entre projetos diferentes.
23 3. Representações de fluxo do processo O fluxograma do processo tem o objetivo de representar esquematicamente o processo de produção através das seqüências de atividades de transformação, exame, manipulação, movimentação e estocagem por que passam os fluxos de itens de produção. O modelo registra exclusivamente seqüências fixas e determinísticas das atividades. As atividades distintas são representadas no modelo por símbolos gráficos e o fluxo de itens entre as atividades sucessivas por segmentos que unem os símbolos correspondentes. Este modelo esquemático permite um entendimento global e compacto do processo de produção, ao destacar e identificar as etapas constituintes e a sua ordem de execução. A informação visual básica dada pelo diagrama pode ser acrescida de outras informações que possibilitem o claro entendimento do processo, como local de execução, tempos de duração das atividades, distâncias movidas, custo da atividade, unidade produtiva. Estas informações podem ser organizadas segundo algumas diferentes concepções. As concepções construtivas e simbologias diferentes de fluxograma dependem da especificidade do processo em estudo, do tipo de objeto de estudo e do conjunto de informações requeridas. A simbologia utilizada nos fluxogramas de processo é padronizada pela ASME e representada pelo quadro 6 abaixo. Quadro 6 Simbologia básica do fluxo de processo ASME SÍMBOLO OPERAÇÃO DEFINIÇÃO DA OPERAÇÃO D Transformação Inspeção Transporte Espera Armazenamento Significa uma mudança intencional de estado, forma, ou condição sobre um material ou informação, como: montagem, desmontagem, transcrição, fabricação, embalagem, processamento, etc. Identificação ou comparação de alguma característica de um objeto ou de um conjunto de informações com um padrão de qualidade ou de quantidade. Movimento de um objeto ou de um registro de informação de um local para outro, exceto os movimentos inerentes à operação ou inspeção. Quando há um lapso de tempo entre duas atividades do processo gerando estoque intermediário no local de trabalho e que para ser removido não necessita de controle formal. Retenção de um objeto ou de um registro de informação em determinado local exclusivamente dedicado a este fim e que para ser removido necessita de controle formal. Os tipos básicos de fluxograma são: Fluxograma singular Fluxograma de montagem Fluxograma de fabricação e montagem Fluxograma de procedimento complexo Fluxograma cronológico
24 Fluxograma Singular Caracteriza-se esta concepção de fluxograma de processo, por representar a seqüência de atividades de processamento de um item singular. Item singular é definido como sendo um item que, durante o período de observação do processo de produção, não sofre integrações ou desintegrações de componentes. Fluxograma de Montagem O fluxograma de montagem representa o processo de montagem (ou de desmontagem) de um item composto, através de indicação esquemática da seqüência na qual seus componentes e sub-montagens são integrados ou desintegrados. No diagrama, estas integrações/desintegrações das partes se faz sobre (ou a partir de) um componente denominado corpo principal. Observe-se que o fluxograma de montagem se detém ao processo de montagem/desmontagem que pode ser parte de processo de produção mais completo, envolvendo fabricação de componentes singulares até a expedição de um item composto. As informações visuais básicas deste esquema são: -as seqüências de montagem do corpo principal e das sub-montagens componentes. -quais componentes constituem cada sub-montagem. -o estado de entrada dos componentes no processo de montagem. -os pontos de entrada de cada componente e submontagem, na montagem principal. A forma construtiva desse esquema consiste de uma coluna vertical onde é registrada a montagem do corpo principal, na qual se ligam linhas horizontais que indicam a entrada de cada componente e submontagem no processo de montagem. Para os casos de desmontagem, usa-se o mesmo esquema com inversão das setas para significar saídas de componentes do corpo principal. Fluxograma de Fabricação e Montagem - FFM O FFM fornece a visualização esquemática do processamento de itens compostos, que envolve processos de fabricação, manufatura, manipulação e montagem das partes componentes. Em síntese, o esquema mostra a maneira pela qual diversos componentes são processados e reunidos para formar um produto completo. O modelo mostra as seqüências das atividades de processamento das partes, a formação de subconjuntos ou sub-montagens, os pontos de introdução de partes compradas ou cujo processamento é considerado externo ao processo em registro, nos subconjuntos e no conjunto principal. O conjunto principal pode ser, dependendo do tipo de fluxo registrado: 1- materiais ou produtos - que recebem todas as outras peças ou subconjuntos de modo a constituir o produto final. 2 - formulários ou informações - via ou cópia mais importante. 3 - elemento humano - só se aplica quando se tem uma equipe trabalhando sobre um mesmo fluxo de materiais, produtos ou papéis. 4 - equipamentos de manufatura e de transporte - idem p/ elemento humano.
25 Camisa Fundida Bruta P/ Torno Conv. Torno Convencional P/ Broqueadeira Broqueadeira P/ Torno Conv. Torno Conv. (40h) P/ Forno Forno Eixo Fundido Bruto P/ Torno Conv. Torno Convencional (35h) P/ Plaina de Mesa Plaina de Mesa (4h) P/ Montagem inicial Mancal Fundido Bruto P/ Torno Conv. Torno Convencional (40h) P/ Mandrilhadora Conv. Mandrilhadora Conv. (36h) P/ Furadeira Radial Traçagem Montagem Inicial P/ Montagem Final Furadeira Radial (8h) P/ Montagem final Montagem Final Inspeção Armazenagem Figura 6 Exemplo de Fluxograma de fabricação e montagem Define-se dois tipos de FFM distintos pelo grau de explicitação das atividades: a) FFM para atividades produtivas - representadas as atividades que alteram o valor dos materiais ou constituem-se na principal finalidade da organização. b) FFM completo - registra todas as atividades sejam produtivas ou não. A concepção construtiva do esquema gráfico consiste numa linha de fluxo de processamento principal a qual são ligados os vários ramos de linhas de processamento secundárias, segundo a ordem de integração. As seqüências das atividades de processamento que ocorrem sobre cada parte, subconjunto ou conjunto principal, são representadas pela disposição dos símbolos nas linhas de fluxo verticais. Para se iniciar a construção do diagrama é preciso determinar ou escolher o conjunto principal, cujo processamento será indicado na linha de fluxo principal. Esta determinação ou escolha pode ser feita segundo três critérios básicos: a)identificar o componente básico do produto, que recebe as demais partes ou subconjuntos componentes; b)identificar o componente sobre o qual o corre o maior número de atividades de processamento; c)no caso de estudo de arranjo físico de linha de montagem progressiva, identificar o componente de maior volume ou maior peso, que recebe os demais componentes menores ou mais leves.
26 Fluxograma de Setores O modelo fluxograma de setores tem o objetivo de apresentar esquematicamente o fluxo de material, homem ou equipamento através de uma seqüência de atividades de produção, explicitando a alocação de cada atividade ao setor responsável pela sua execução. Desse modo, além das informações básicas do fluxograma de processo, este formato mostra onde é executada cada fase ou mesmo cada atividade do processamento. Esta informação gráfica é conseguida, desenhando-se o fluxograma (também por meio de símbolos-atividades e linhas-fluxo) sobre um quadro matricial, onde as colunas são os setores produtivos, e as linhas a descrição de cada atividade. Fluxograma Cronológico O fluxograma cronológico objetiva fornecer a visualização das relações temporais e de ordem cronológica entre as atividades produtivas sobre um fluxo de itens em processamento. Neste formato de fluxograma de processo, o esquema gráfico relaciona a evolução da fluxo de itens em processamento através das atividades seqüenciadas de um processo produtivo com os instantes e períodos de tempo decorridos na execução dessas atividades. Figura 7 Modelo de fluxograma cronológico (gráfico de Gantt) Mapofluxograma O mapofluxograma representa a movimentação física de um item através dos centros de processamento dispostos no arranjo físico de uma instalação produtiva, seguindo uma seqüência ou rotina fixa. A trajetória ou rota física do item, que pode ser produto, material, formulário ou pessoa, é desenhado, por meio de linhas gráficas com indicação de sentido de movimento, sobre a planta baixa em escala da instalação envolvida. O mapofluxograma permite estudar em conjunto, as condições de movimentação física que segue um determinado processo produtivo, os espaços disponíveis ou necessários e as localizações relativas dos centros de trabalho. O modelo fornece uma visão compacta e global do processo, existente ou proposto, em termos de sua ocupação física na instalação produtiva. É apresentado em duas maneiras
27 básicas, em função da natureza da informação e dos fatores estudados. O mapofluxograma de atividades serve para mostrar os diferentes tipos de atividades ao longo da planta, identificando os locais onde cada tipo é executado. O mapofluxograma de percurso se presta para registrar a seqüência das atividades na planta, quando não há necessidade de diferenciar estas atividades. O esquema pode ser desenhado em 2 ou 3 dimensões, sendo que em 2 dimensões a visão é a da planta baixa da instalação em estudo e em 3 dimensões serve para visualizar a trajetória através de diferentes pisos ou andares. O uso corrente do mapofluxograma é no estudo de aperfeiçoamento do arranjo físico ou "layout", de instalações produtivas. Isto pode ser na fase de projeto, mostrando as disposições físicas propostas nas soluções alternativas, com em revisões das distribuições dos equipamentos existentes nas instalações. Outro é no estudo de sistemas de transporte em instalações produtivas. Diagrama de Atividades Simultâneas O diagrama de atividades simultâneas representa o trabalho coordenado de um conjunto de unidades produtivas, por meio de um esquema gráfico que registra a seqüência de atividades de cada unidade e a relação de simultaneidade entre as atividades ou eventos de unidades que se interagem. Figura 8 -Modelo esquemático do diagrama de atividades simultâneas (Slack, 1997, p.332) O modelo é mais apropriado para o estudo de trabalhos que atendem às características de trabalho coordenado, cíclico ou repetitivo é composto por atividades intermitentes entre o operador e equipamentos de produção. Admite duas concepções principais: Diagrama Homem-Máquina e Diagrama de Equipe. Diagrama Homem-Máquina O Diagrama Homem-Máquina representa o trabalho coordenado de um operador na operação simultânea com uma ou mais máquinas.