Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Mecânica Coordenadoria de Estágio do Curso de Engenharia Mecânica CEP 88040-970 - Florianópolis - SC - BRASIL www.emc.ufsc.br/estagiomecanica estagio@emc.ufsc.br Relatório de estágio 2/3 (dois de três) Período: 30/09/2007 a 31/10/07 PROLIND INDUSTRIAL LTDA. Nome do aluno: Fernando Miranda Tajes Nome do supervisor: Luiz Glenio Dotto Nome do orientador: Walter Lindolfo Weingaertner São José dos Campos, Novembro de 2007
Conteúdo Conteúdo... 2 1. Introdução... 3 2. Atividades desenvolvidas na empresa durante o período... 4 2.1 Atividade técnico-comercial... 4 2.2 Melhoria contínua, redução de custos e aumento de capacidade... 10 3. Próximas atividades... 15 4. Conclusão... 16
1. Introdução O objetivo deste relatório é descrever as atividades desenvolvidas pelo acadêmico Fernando Miranda Tajes, matrícula número 0213945-6, no estágio curricular de Engenharia Mecânica, no período compreendido entre 30/09/2007 até 31/10/2007. O estágio foi realizado na empresa Prolind Industrial Ltda., em São José dos Campos. Nesta segunda etapa do estágio, foi dada continuidade as atividades desenvolvidas no período anterior e também as atividades descritas no Programa de Atividades de Estágio. Algumas informações comerciais sigilosas foram omitidas, bem como as informações estratégicas. Maior esclarecimento pode ser obtido com o orientador de estágio, Sr. Luiz Glenio Dotto.
2. Atividades desenvolvidas na empresa durante o período 2.1 Atividade técnico-comercial Como parte do aprendizado proposto ao estagiário, está a atuação no departamento comercial, sendo esta área a de maior enfoque do segundo período de estágio. Como executivo técnico-comercial, o estagiário é responsável pela comunicação entre Prolind e cliente, sendo um porta-voz do cliente na empresa. O estagiário tem como responsabilidade, as seguintes ações: Programar ações para atingir metas de vendas, junto ao Diretor de Operações; Pesquisar sobre novas necessidades e novas expectativas do mercado; Executar assistência pós-venda, junto ao departamento de qualidade; Centralizar todo fluxo de documentação técnica e comercial entre Prolind e cliente; Acompanhar o cumprimento dos cronogramas e planejamentos de produção; Elaborar orçamentos técnicos e calcular custos de produção. O orçamento de tempo de fabricação tem importância fundamental na elaboração de custos e, portanto, necessita de uma avaliação cuidadosa. Para os orçamentos de usinagem, o estagiário elaborou uma planilha de cálculos no programa Microsoft Excel, que relaciona movimentação de máquina e tempo de execução. A planilha tem o seguinte formato:
Figura 1 Modelo da planilha de cálculo de tempo de usinagem
Os campos a serem preenchidos são os que estão com algarismos pretos e os em vermelho serão preenchidos automaticamente, dado as fórmulas em cada campo que será explicado em detalhe. O campo do sobremetal diz respeito ao material a ser removido. Figura 2 Peça bruta e dimensões de sobremetal A figura acima mostra como deve ser medido as dimensões do sobremetal. Com base nestes valores e os valores de profundidade e largura de corte, o número de passes que a ferramenta deve executar é calculado. Figura 3 Profundidade de corte (ap) e largura de corte (ae) Para tal cálculo é necessário que o operador informe a profundidade de corte (ap) e a largura de corte (ae) da ferramenta que será utilizada, como mostrado na figura 3. Então, através da seguinte fórmula é calculado o número de passes:
(1) Para o correto cálculo do número de passes, foi utilizado ainda o recurso de fórmulas do Excel arredondar.para.cima, para que esta divisão tenha sempre um resultado inteiro, já que não é possível executar uma fração de um passe de ferramenta. Este cálculo, apesar de não ser visível na planilha, está embutido no cálculo do tempo de produção (tp) e é feito de forma análoga para a largura do sobremetal e largura de corte. Os outros parâmetros, como velocidade de corte (Vc), diâmetro da ferramenta (d), número de arestas (Z) e avanço por aresta (fz), são utilizados para os seguintes cálculos: [rpm] (2) Onde: Vc = Velocidade de corte [m/min] n = número de rotações por minuto d = diâmetro da ferramenta [mm] Com a equação (2) é possível calcular a rotação exigida pela ferramenta que será um dos parâmetros para a próxima equação (3). [mm/min] (3) Onde: Vf = Velocidade de avanço [mm/min] n = número de rotações por minuto z = número de arestas A movimentação em vazio corresponde a todo e qualquer movimento que a ferramenta faça e que não esteja arrancando cavaco, gerando assim um tempo secundário (ts) que deve ser acrescido ao tempo de produção (tp) gerando assim o tempo total de operação (total op).
Figura 4 Exemplo de movimentação Na figura 4 é possível observar nas linhas azuis as movimentações de ferramenta que produzem cavaco, ou seja, estão efetivamente transformando o produto e as linhas vermelhas indicam as movimentações em vazio, ou seja, o tempo secundário. A movimentação em vazio é feita com base em uma estimativa. Essa estimativa é analisada de acordo com o tipo de operação e o tipo de estratégia utilizada. Na figura 4 é possível ver, por exemplo, que a ferramenta em questão moveria no mínimo o equivalente a três vezes o comprimento da peça, então, no campo de movimentação em vazio, bastaria colocar o valor do comprimento da peça multiplicado por três. Os cálculos de tempo envolvem a seguinte equação: (4) Para as movimentações em vazio, a velocidade de avanço utilizado é a máxima velocidade que a máquina pode atingir. Este valor varia de máquina para máquina sendo, por exemplo, na Mazak VTC 200, de 20 m/min. A mesma sistemática é utilizada para o cálculo do tempo produtivo, porém, com a multiplicação pelo número de passes da ferramenta. A equação é apresentada a seguir:
(5) Calculado todos estes tempos, obtém-se a soma de todos os tempos (produtivos e secundários), gerando o tempo total de usinagem por peça. Para compor o tempo total de produção, é necessário ainda informar a quantidade de peças que irá ao dispositivo de usinagem, o tempo de troca dessa(s) peça(s) e a quantidade de troca de ferramentas, sendo este último fator relevante, dado que em algumas máquinas, este tempo de troca de ferramenta pode chegar a 12 segundos. O cálculo é então feito da seguinte maneira: (6) O tempo de setup, ou tempo de preparação de máquina, não faz parte deste cálculo, mas ainda sim compõe uma parcela do custo final da peça. Este tempo dividido pela quantidade de peças que compõe o lote deve ser adicionado em uma planilha de custo posterior a esta planilha de tempos. A planilha de custo envolve então, além do tempo de usinagem, todos os processos restantes como lavagem de peça, tratamentos térmicos e superficiais, processos de conformação e soldagem, e todos os tipos de investimentos necessários. Tudo isto para formar um custo que reflita a realidade e possibilite a Prolind ter maior competitividade no mercado.
2.2 Melhoria contínua, redução de custos e aumento de capacidade Uma das principais tarefas a serem desenvolvidas na Prolind é a melhoria contínua de nossos processos visando principalmente à redução de custos e aumento de capacidade produtiva de nossos centros de usinagem. Processos inadequados ocorrem em muitas empresas e na Prolind não é diferente. Fatores como mau aproveitamento da capacidade de carregamento da máquina, sub-utilização da capacidade motora da máquina e preparações de máquinas lenta precisam ser corrigidos e o departamento de processos deve constantemente buscar soluções. No que tange a redução de custos, uma política antiga na empresa era a análise somente dos fatores custo e tempo de vida da ferramenta, mas hoje em dia, a análise deve se basear principalmente na capabilidade do processo. É de prática comum no meio, considerar que os custos de ferramentas de corte, representam em média de 3 a 5% do custo final de uma peça. Este número sugere que analisar os potenciais de economia pelos fatores preço e tempo de vida da ferramenta tende a não significar muito. Para comprovar esta afirmação, podemos imaginar três cenários, com estas condições: Custo de ferramenta 3%; Custo com matéria-prima 20%; Custo máquina 25%; Custo mão-de-obra 30%; Custo administrativo 22%; Custo de produção de uma peça R$100,00. Os três cenários são os seguintes: Cenário A consegue uma redução de 30% no custo da ferramenta; Cenário B consegue uma longevidade de 50% na vida da ferramenta; Cenário C consegue um aumento de 20% na velocidade de corte com um aumento de 50% no custo da ferramenta
Custos variáveis Administrativo R$ 22,00 R$ 22,00 R$ 22,00 R$ 17,60 Custo por peça R$ 100,00 R$ 99,10 R$ 98,50 R$ 86,10 Economia 1% 2% 14% Tabela 1 Impacto sobre economia de cada cenário A tabela 1 mostra o resultado de cada política em cada cenário, e como podemos observar, o ganho futuro com o aumento na velocidade de corte, mesmo com um aumento significativo no custo da ferramenta, pode representar uma economia de 14% no custo total de produção da peça. Isso se dá através da redução dos ciclos de produção que impactam diretamente nos custos fixos. O fluxo de caixa da empresa em um primeiro instante poderá mostrar o contrário, já que a economia no custo da ferramenta aparentará ser mais eficiente, porém com o tempo, a economia de 14% prevista na melhoria do processo liberará capacidade de máquina para atrair novos negócios, dada a economia em tempo de produção do processo. Este exemplo não tem por intenção considerar somente o uso de ferramentas com maior velocidade de corte, mas sim considerar a redução de tempos de trabalho. A mesma lógica pode ser usada em ferramentas que eliminam a necessidade de vários passes, uma ferramenta que elimine uma operação de semi-acabamento ou uma ferramenta especial que elimine uma ou mais trocas de ferramentas. Um exemplo prático desenvolvido pelo estagiário refere-se a um item produzido pela Prolind. Cenário A Cenário B Cenário C Hoje 30% desconto 50% longevidade 20% aumento velocidade de corte Ferramentas de corte R$ 3,00 R$ 2,10 R$ 1,50 R$ 4,50 Matéria-prima R$ 20,00 R$ 20,00 R$ 20,00 R$ 20,00 Custos fixos Máquina R$ 25,00 R$ 25,00 R$ 25,00 R$ 20,00 Mão-de-obra R$ 30,00 R$ 30,00 R$ 30,00 R$ 24,00
Figura 5 Item analisado. Este item necessita ser usinado nas faces indicadas pelos números 1, 2, 3, 4 e 5, pois é proveniente de material oxi-cortado, que gera um acabamento de baixa qualidade e dimensões fora de tolerância. As faces 1 e 2 são usinadas em uma fresadora horizontal convencional. Já as outras faces, por possuírem geometria um pouco mais complexa, são usinadas no centro de usinagem vertical. No processo atual, são necessárias três montagens diferentes no centro de usinagem vertical para acabar a peça, sendo uma montagem para a face 3, uma montagem para a face 4 e mais uma montagem para a fase 5. Isso gera a necessidade de realizar três preparações de máquina diferente. A face 3 é usinada com um cabeçote faceador de topo e furada para as roscas. A face 4 é usinada em um dispositivo que prende a peça na posição indicada na vista isométrica do desenho, para que a ferramenta interpole essa face. É usada para esta operação uma fresa de 20 mm de diâmetro, com profundidade de corte de 3 mm. A face 5 é usinada com um dispositivo que inclina a peça a 56,9 para que uma fresa de topo com o raio de 5 mm possa fazer a usinagem. Como o processo atual utiliza uma ferramenta pequena de 20 mm para interpolar a face 4 e uma baixa profundidade de corte, são necessários 25
passes para acabar este lado, o que também gera um acabamento inferior com as marcas deixada pela ferramenta. Esse número excessivo de passes acarreta em um grande tempo de operação. O processo proposto prevê apenas duas montagens, já que seria possível usinar as faces 3 e 5 em uma montagem. Para tal, a face 5 teria que ser feita uma usinagem com ferramenta esférica e um número maior de passes, mas mesmo assim, seria mais vantajoso que uma nova montagem. Na face 4, foi proposta a utilização de uma fresa abacaxi como na figura abaixo. Figura 6 Fresa abacaxi. Esta ferramenta proposta teria um diâmetro de 32 mm e poderia chegar a uma profundidade de corte de 40 mm. Isso resultaria em apenas 2 passes para a usinagem da face 4. Posteriormente, para melhorar o acabamento, foi proposta uma fresa de 16 mm de diâmetro em metal-duro para que possa executar o acabamento em um único passe. Para quantificarmos esta proposta, foi estabelecida uma hora-máquina de R$50,00 (fictício) e um investimento estimado em R$5.000,00 em ferramentas. O lote médio é de 20 peças e é feito em média apenas um lote por mês e o tempo de produção de uma peça no processo atual é de 40 minutos e no processo proposto foi calculado o tempo de 10 minutos. A tabela a seguir nos mostra a economia.
Hoje Proposta diferença tempo produção [min] 40 10 custo em hora máquina R$ 33,33 R$ 8,33 R$ 25,00 Set-up [min] 100 60 40 Custo p/ set-up R$ 83,33 R$ 50,00 R$ 33,33 peças por set-up: Quantidade de set-up/mês 20 1 Custo por peça R$ 37,50 R$ 10,83 R$ 26,67 tempo prod. Lote [min] 900 260 640 tempo máq. Mês [horas] 15 4,34 10,66 taxa hora/máq. : R$ 50,00 economia mês R$ 500,00 Custo do investimento R$ 5.000,00 N de peças p/ retorno [un] 188 N de meses p/ retorno 9,4 Economia de horas por mês Tabela 2 Cálculo de economia O tempo de retorno para o investimento foi calculado em cima da quantidade de peças produzidas por mês e é de 9,4 meses. Este cálculo foi feito admitindo-se também o investimento para apenas este item, porém, o item poderia ser aplicado em outros itens produzidos pela Prolind, o que garantiria um retorno ainda mais rápido. O mais importante está na economia de horamáquina por mês, sendo este um fator de extrema relevância para a decisão de investimento. Esta economia em tempo representa um pouco mais de um dia produtivo. Na planilha estão considerados somente os custos de produção. Se neste tempo disponível, novos negócios forem absorvidos e a capacidade preenchida, os custos fixos com administração e mão-de-obra seriam reduzidos, gerando assim uma redução ainda maior no custo final da peça.
3. Próximas atividades Para a próxima etapa do estágio, a atuação na parte comercial ainda deve tomar maior parte do tempo, gerando orçamentos e programando produção para atender a demanda do cliente. Na parte técnica, os processos de melhoria de usinagem são prioridade bem como a definição do padrão de Rede DNC a ser utilizado nas máquinas de comando numérico.
4. Conclusão Este relatório descreveu as atividades desenvolvidas na segunda etapa do estágio profissional na empresa Prolind Industrial Ltda. Este período foi de muita importância para o meu aprendizado e complementam o conhecimento adquirido no período de graduação. Apesar do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina não ser voltado a parte administrativa e comercial, os conhecimentos adquiridos e principalmente a capacidade de raciocínio desenvolvida ao longo deste tempo foi de primordial importância. Quanto a parte técnica, foi possível desenvolver os conceitos aprendidos em sala de aula e agora colocados em prática. As atividades desenvolvidas são muito interessantes e condizentes com as atividades que pretendo desenvolver no futuro.