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o uso da simulação como ferramenta de apoio a análise de

1. Opera es min 100 Tornear 1 Lado 2 20 Tornear 2 Lado 2 20 Transporte Fresar dentado 1 10 Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 70 Fonte Autor Tabela 5 8 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem I Tempos de Usinagem Opera es min 100 Tornear 1 Lado 4 10 Tornear 2 Lado 4 20 Transporte Fresar dentado 2 60 82 Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 70 Fonte Autor Tabela 5 9 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem E Tempos de Usinagem Opera es min 100 Tornear 1 Lado 5 35 Tornear 2 Lado 4 70 Transporte Fresar dentado 2 15 Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 70 Fonte Autor 83 84 6 RESULTADOS OBTIDOS 6 1 Introdu o A modelagem de um sistema real de produ o de engrenagens requer o entendimento completo do fluxo de pe as pelas m quinas de usinagem os tempos de produ o e a movimenta o das pe as pelo setor Quanto maior a proximidade do sistema real com o modelo constru do mais confi veis s o os resultados obtidos O modelo de simula o foi implementado utilizando se o software ProModel que possibilita a modelagem de todo e qualquer tipo de sistema de manufatura abrange desde pequenos job shops e c lulas de manufatura at produ o em grande escala e sistemas de manufatura flex vel O ProModel uma poderosa ferramenta que possibilita uma grande flexibil
2. sheivadora 5 2 3 7 Balanceadora Engrenagens utilizadas em aplica es que necessitem de uma melhor distribui o de massa para a redu o da vibra o e ru do precisam de um balanceamento Esta opera o realizada em equipamento que mede o excesso de massa em determinadas regi es da pe a 77 O equipamento utilizado para balancear as engrenagens faz uma leitura autom tica desta distribui o de massa na pe a corrigindo a com determinadas remo es de material atrav s de fura es Ap s a remo o do excesso de material o equipamento reinicia o ciclo at n o encontrar mias distor es na distribui o de massa A pe a liberada e o operador a remove colocando outra pe a para o balanceamento Apenas as engrenagens B e C necessitam desta opera o H apenas uma balanceadora na se o 5 2 3 8 Meios de transporte Segundo Groover 2003 dentro de um contexto de sistemas de manufatura o transporte de pe as pode ser realizado manualmente ou com o aux lio de um equipamento apropriado para o transporte do material O transporte manual de pe as limitado aos casos em que o material leve e pequeno sendo assim ergonomicamente aceit vel Quando o material a ser movimentado excede em peso ou tamanho o limite possivel para o transporte manual necess ria a utiliza o de equipamentos para esta fun o Para o transporte das pe as no setor entre as m quinas s o utilizados carrinhos adequad
3. 70 5 2 Componentes do sistema produtivo O sistema de produ o de engrenagens composto por produtos recursos humanos maquinas e meios de transporte A seguir ser apresentado estes pontos para uma melhor compreens o do processo de produ o 5 2 1 Produtos S o fabricados neste sistema de produ o 09 diferentes tipos de engrenagens As engrenagens apresentam diferen as geom tricas entre si de acabamento etc e s o todas utilizadas para a montagem em motores a diesel Cada engrenagem recebe um n mero de identifica o exclusivo que facilita o seu rastreamento controle de produ o e reposi o no mercado Neste trabalho ser adotado as letras do alfabeto para a identifica o das pe as As letras utilizadas s o A B C D E F G Hel As engrenagens fabricadas neste sistema de produ o s o apresentadas atrav s da fig 5 1 Fig 5 1 Engrenagens fabricadas no processo produtivo Fonte Autor 71 5 2 2 Recursos humanos Segundo Groover 2003 muitos sistemas de fabrica o trabalhadores humanos executam algum ou todo trabalho que agrega valor aos produtos Nestes casos os trabalhadores humanos s o referidos como o trabalho direto Atrav s de seu trabalho fisico adicionam diretamente valor unidade de trabalho executando o trabalho manual nele ou controlando as m quinas que executam o trabalho Nos sistemas de fabrica o que s o automatizados inteiramente o trabalho direto ainda
4. 91 Analisando a tabela 6 5 pode se verificar a similaridade entre as pe as atrav s de suas opera es de usinagem e agrup las em fam lias conforme demonstrado na tabela 6 6 Tabela 6 6 Agrupamento de pe as em fam lias Ident Tornear Tornear F R Tornear Tornear Em Familia 1 Lado 2 Lado par Rebarbar Pa Furar Escarear Brochar Balancear 1 Lado 2 Lado Ei Acab Acab Desb Desb 2 Familia Fonte Autor Esta an lise preliminar necess ria para a elabora o de c lulas de usinagem espec ficas para a produ o de cada fam lia de pe as Com tr s fam lias de pe as poss vel produzir as engrenagens em tr s c lulas de usinagem e uma quarta c lula de usinagem somente para as opera es espec ficas Apesar da engrenagem E fazer parte da 1 fam lia de pe as aplicandos se a tecnologia de grupo esta n o deveria ser usinada na c lula por falta de capacidade de produ o com os equipamentos existentes Na produ o destas engrenagens em tr s c lulas de usinagem n o poss vel agrupar a engrenagem E na 1 fam lia de pe as em fun o da falta de capacidade para a produ o de todas as 135 pe as de todos os 4 itens em apenas uma c lula de usinagem Tamb m como visto anteriormente como esta engrenagem possui grandes superf cies para o desbaste na opera o de torneamento n o seria poss vel produzir em uma me
5. necess ria menos estoque em processo e tempos de produ o mais curtos 26 Turn Mill Man Man a Mill Drill Grnd Man Man Man Turn Mill Dril Grnd Man Man Man Man o Shippins Receiving A S b y Man Mill Turn Dril Grnd pa Man Man Man Man Fig 2 4 Layout em c lula Turn Torneamento Mill Fresamento Drll Fura o Grnd Retifica Asby Assembly Man Opera es manuais As setas indicam o fluxo de material pela planta Fonte Adaptado de Groover 2003 p 424 2 3 2 Agrupamento das pe as em fam lias Segundo Groover 2003 existem tr s m todos gerais para o agrupamento de pe as em fam lias Todos os tr s s o demorados e envolvem a an lise de muitos dados por pessoal corretamente treinado Os tr s m todos s o 1 a inspe o visual 2 classifica o e codifica o da pe a e a an lise de fluxo da produ o 3 O m todo da inspe o visual m todo menos sofisticado e menos caro Consiste na classifica o das pe as em fam lias olhando as pe as fisicas ou suas fotografias e arranjando as nos grupos que t m caracter sticas similares O m todo de classifica o e de codifica o o mais demorado dos tr s m todos Na classifica o e codifica o as similaridades entre as pe as s o identificadas e estas similaridades s o relacionadas em um sistema de codifica o Duas categorias de
6. um layout em linha consiste em um sistema de fabrica o com m ltiplas esta es e uma s rie de esta es de trabalho de modo que a pe a ou o produto 37 se mova de uma esta o para a seguinte e uma parcela do trabalho total executada em cada esta o As linhas de produ o s o associadas geralmente com a produ o em massa As circunst ncias que favorecem o uso de uma linha de produ o s o e A quantidade de pe as ou de produtos a serem feitos muito elevada at milh es de unidades e As unidades de trabalho s o id nticas ou muito similares Assim elas exigem opera es similares para serem fabricadas dentro de uma mesma sequ ncia e O trabalho total pode ser dividido em tarefas separadas de dura o aproximadamente igual que podem ser atribu das a postos de trabalho individuais A taxa de produ o da linha determinada por sua esta o mais lenta Esta es de trabalho cujo ritmo mais r pido necessitam esperar pelas esta es mais lentas denominadas esta es gargalo Transferir uma unidade de trabalho de uma esta o seguinte realizado geralmente por um sistema de transporte mec nico embora o trabalho seja simplesmente empurrar a unidade de trabalho pelas esta es As linhas de produ o s o usadas para opera es de processamento ou de montagem E incomum que ambos os tipos de opera o sejam executados na mesma linha As linhas de produ o s o manualmente op
7. F Fig 2 8 Layout por processos ou funcional Fonte Martins e Laugeni 1998 p 111 Quando a variedade de produtos alta e o volume de produ o baixo um layout funcional com todos os recursos do mesmo tipo se encontram em um determinado local proporcionam uma maior flexibilidade no sistema BENJAAFAR HERAGU IRANI 2002 36 Em contrapartida se tem uma movimenta o de materiais excessiva um programa de produ o complexo alto tempos para a produ o lead time e um alto volume de estoque em processo FLYNN JACOBS 1986 SHAFER CHARNES 1998 MONTREUIL 1999 SHARPER GREENE 1993 APUD BENJAAFAR HERAGU IRANI 2002 2 6 5 Layout em linha Para Martins e Laugeni 1998 um layout em linha as m quinas ou as esta es de trabalho s o colocadas de acordo com a sequ ncia das opera es e s o executadas de acordo com a sequ ncia estabelecida sem caminhos alternativos O material percorre um caminho previamente determinado dentro do processo Figura 2 9 e as principais caracteristicas s o e Para produ o com pouca ou nenhuma diversifica o em quantidade constante ao longo do tempo e em grande quantidade e Alto investimento em m quinas Costuma gerar monotonia e estresse nos operadores e Pode apresentar problemas com rela o quantidade dos produtos fabricados Linha 2 Linha 3 Fig 2 9 Layout em linha Fonte Martins e Laugeni 1998 p 111 Conforme Groover 2003
8. cia na qual esta planta lidar com as atividades de produ o GOPALAKRISHNAN WENG GUPTA 2003 Dentro do planejamento de um layout para a manufatura fundamental o dimensionamento das reas onde ser o instalados os equipamentos com o intuito de se 30 minimizar os custos relacionados com a intera o entre os departamentos de produ o ANJOS VANNELLI 2006 O layout necessita ser flex vel a ponto de ser adapt vel com as atuais circust ncias ZHAO TSENG 2007 O layout consiste na configura o de uma planta para fabricar ou montar determinados tipos de produtos MONTREUIL VENKATADRI 1991 Segundo Martins e Laugeni 1998 a sequ ncia l gica a ser seguida para a elabora o do layout Fig 2 6 Representa o das etapas de elabora o de um layout de c lula de manufatura Fonte Martins e Laugeni 1998 p 108 Ap s ter se determinado a localiza o da nova unidade industrial deve se determinar sua capacidade como dado inicial para o layout 2 6 1 Etapas para a elabora o do layout Segundo Martins e Laugeni 1998 para a elabora o do layout s o necess rias as seguintes informa es Especifica es do produto 31 Caracter sticas do produto dimens es caracter sticas especiais Quantidades de produtos e de materiais Sequ ncia de opera es e de montagem Etapas necess rias para cada equipamento incluindo espa os para movimenta o do operador est
9. o fornece um m todo virtual para fazer um sistema experimental Fonte Adaptado de Harrel Ghosh e Bowden 2004 p 9 Os planejadores podem usar a simula o para estudar v rios aspectos do projeto o planejamento de capacidade o controle dos estoques a qualidade e os sistemas da confiabilidade armazenamento e planejamento de log stica e o programa de manuten o para apresentar apenas algumas das possibilidades Usando a simula o o planejador pode comparar alternativas diferentes e estudar v rias situa es para determinar por exemplo se em uma situa o dada um transporte seria mais eficaz do que um rob MEYERS E STEPHENS 2005 Atualmente um grande n mero de simuladores est dispon vel aos planejadores a custos razo veis Estes programas oferecem um grande potencial de ajuda para o processo de planejamento em um sistema de produ o complexo ou somente em um departamento pequeno MEYERS E STEPHENS 2005 Harrel Ghosh e Bowden 2004 descrevem que o procedimento para fazer uma simula o segue o m todo cient fico de Formular uma hip tese Preparar uma experi ncia Testar uma hip tese com a experimenta o 60 Extrair conclus es sobre a validade da hip tese Para Harrel Ghosh e Bowden 2004 na simula o s o formuladas hip teses sobre quais s o as regras de funcionamento do projeto Na prepara o de um experimento atrav s de um modelo da simula o s o testadas t
10. tica realizada pela m quina Ao operador cabe a tarefa de abastecer o transportador da m quina verificar as suas dimens es e disponibilizar as pe as prontas no carrinho para transporte S o tr s as fresadoras utilizadas na se o 5 2 3 3 Rebarbadora A opera o de remo o do metal sobressalente oriundo da opera o de fresar dentado realizada na rebarbadora de dentado Assim como na fresadora o ciclo de usinagem desta m quina incluindo a opera o de alimenta o autom tico O operador se encarrega apenas de colocar as pe as no transportador e retirar as pe as prontas disponibilizando as em um carrinho para o transporte Uma checagem visual na pe a realizada pelo operador A opera o de rebarbar o dentado realizada logo ap s a opera o de fresar dentado S o tr s as rebarbadoras da se o 5 2 3 4 Furadeira No setor existem dois tipos de furadeira Uma furadeira de coluna utilizada apenas para a opera o de escarear furos e outra furadeira com comando num rico computadorizado para furar pe as O operador coloca duas pe as em um dispositivo de fixa o Ap s o acionamento do comando que aciona hidraulicamente este dispositivo de fixa o o ciclo autom tico de opera o que obedece a um programa de computa o inicia o processo de usinagem Ap s o termino da opera o de furar o operador retira as pe as acabadas e coloca mais duas pe as na m quina reiniciando o ci
11. veis fizeram o uso desta tecnologia muito mais comum Com isto viabilizaram o uso da simula o transformando se em parte integrante no processo de planejamento e de tomada de decis o da produ o e do segmento de servi os da ind stria Em consequ ncia da din mica do mercado e da competi o global feroz as empresas de bens e de servi os s o for adas a disponibilizar um produto ou um servi o de melhor qualidade com um custo efetivo menor enquanto tentam reduzir significativamente o tempo gasto de fabrica o A procura por uma vantagem competitiva exige a melhoria cont nua dos processos com a utiliza o de tecnologias novas Infelizmente os sistemas de fabrica o mais cuidadosamente planejados altamente automatizados e sofisticados n o s o sempre imunes s tolices caras de projeto ou das falhas n o antecipadas Entre os exemplos mais comuns destes erros caros destaca se o espa o insuficiente para o estoque em processo m s utiliza es das capacidades das m quinas fluxo de material ineficaz e gargalos inesperados trajetos congestionados para ve culos guiados automaticamente AGV s etc Meyers e Stephens 2005 salientam que diversas gera es de simula o e de modelagem por computador foram usadas para resolver problemas matem ticos complicados ou para fornecer a introspec o em distribui es estat sticas sofisticadas O poder dos programas computacionais de simula o aumenta dramaticamente a aplica o
12. A flexibilidade geralmente uma caracter stica desej vel de um sistema de fabrica o Sistemas que os possuem s o costumeiramente chamados sistemas de fabrica o flex veis ou sistemas de montagens flex veis ou nomes similares Podem produzir estilos diferentes de pe as ou podem prontamente adaptar se a novos estilos de pe as quando os precedentes se tornam obsoletos Em face aos modernos sistemas de produ o produtos n o s o fabricados ou montados em linhas dedicadas Diversos tipos de produtos s o produzidos em um mesmo layout mas com fluxos diferenciados Com m quinas flex veis cada produto pode ter diversos fluxos onde s o dinamicamente produzidas de acordo com a carga de trabalho de cada m quina LEUNG 1992 Groover 2003 conclui que para ser flex vel um sistema de fabrica o deve possuir as seguintes capacidades 48 e Identifica o das diferentes unidades de trabalho Opera es diferentes s o exigidas em diferentes estilos de pe as ou de produtos O sistema de fabrica o deve identificar a pe a para executar a opera o correta Em um sistema manualmente operado ou semi autom tico esta tarefa geralmente f cil para os trabalhadores No sistema autom tico alguns meios para a identifica o autom tica da unidade de trabalho deve ser projetada e Prepara o r pida com instru es de opera o As instru es ou o programa da pe a no caso das m quinas de produ o controlad
13. ARUNACHALAM V P SELLADURAI V Simulation of workflow balancing in assembly shopfloor operations Journal of Manufacturing Technology Management ABI INFORM p 265 2005 104 RAWABDEH I TAHBOUD K A New Heuristic Approach for a Computer Aided Facility Layout Journal of Manufacturing Technology Management v 17 n 7 p 962 986 2006 SKINNER W 1969 Fabrica o a falta de liga o na estrat gia corporativa Harvard Business Review Maio Junho SLACK N Vantagem competitiva em manufatura S o Paulo Atlas 1993 CHAMBERS S HARLAND C HARRISON A e JOHNSTON R Administra o da produ o Sao Paulo Atlas 1997 SUZAKI K The new shop floor management empowering people for continuous improvement New York The free press A division of Simon amp Suster Inc 1993 220p THOMPSON A A JR STRICKLAND III A J GAMBLE J E Administra o estrat gica 15ed Sao Paulo Mc Graw Hill 2008 668 p WEMMBERLOV U Planejamento e controle da produ o para sistemas de manufatura celular S o Paulo IMAN 1997 102p YAMAN R Establishment and Use of Virtual Layouts for Manufacturing Integrated Manufacturing Systems ABI INFORM v 12 n 6 7 p 400 408 2001 ZHAO T TSENG C L Flexible Facility Interior Layout a Real Options Approach Journal of the Operational Research Society v 58 p 729 739 2007 105 Anexos e Em anexo 1 Fluxograma demonstrativo da produ o de eng
14. Grupo como redu o do tempo de setup redu o do estoque entre as fases do processo melhor calendariza o da produ o melhoria do fluxo de materiais melhoria da qualidade melhoria do controle do ferramental e uso sist mico de planejamento de produ o Na implementa o da metodologia de Tecnologia de Grupo as pe as s o classificadas de acordo com a similaridade As similaridades das pe as s o caracterizadas por seu design geometria do produto e tamanho ou pela sua caracter stica de manufatura as etapas de produ o da pe a E importante salientar que a Tecnologia de Grupo n o uma ci ncia com f rmulas precisas mas uma ferramenta que pode ser desenvolvida para cada situa o contribuindo no discernimento dos processos produtivos e design das pe as Groover 2003 salienta que a tecnologia de grupo uma filosofia de fabrica o na qual pe as similares s o identificadas e agrupadas para o aproveitamento de suas similaridades no projeto e na produ o As pe as similares s o arranjadas em fam lias de pe as Cada fam lia possui caracter sticas similares de projeto e ou de fabrica o razo vel acreditar que o processamento de cada pe a de uma fam lia dada similar e este deve conduzir s efici ncias na produ o As efici ncias s o atingidas geralmente pelo posicionamento do equipamento de produ o em grupos de m quinas ou c lulas para facilitar o fluxo de trabalho Agrupando os
15. assim esta defini o sobre o que um modelo deve ser ampliada para considerar o motivo pelo qual o modelo est sendo constru do Neste contexto uma vis o mais elaborada de modelo seria uma representa o da realidade projetada para algum prop sito definido Pidd 1998 destaca a necessidade dos cientistas administrativos em prover aos gerentes recursos necess rios para uma administra o eficiente Os modelos normalmente s o elaborados para habilitar um gerente a exercitar um melhor controle ou para ajudar as pessoas a entenderem uma situa o complexa Assim uma terceira defini o que um modelo uma representa o da realidade que planejada para ser usada por algu m respons vel pelo gerenciamento ou entendimento da realidade Quando se considera que tais modelos n o s o apenas necess rios s pessoas que se encontram no topo da hierarquia de uma organiza o de neg cios e sim para todas as pessoas do sistema ent o pode se definir um modelo como uma representa o da realidade planejada para ser usada por algu m no entendimento mudan a gerenciamento e controle desta realidade De acordo com Pidd 1998 preciso aceitar que modelos m ltiplos s o poss veis para uma nica realidade aparente e que nenhum modelo pode jamais estar completo Isto por duas raz es Primeiro se um modelo fosse um mapeamento completo de algo ent o ele seria simplesmente t o complexo quanto a coisa real e n o ter amos as
16. de reduzir custos ao identific lo na fase inicial de projeto um pouco depois que um sistema foi executado ilustrado pela Fig 4 2 Esta figura indica que o custo para corrigir um problema aumenta por um fator de 10 para cada est gio do projeto que passa sem ser detectada Conceito Planejamento Instala o Opera o A pe Na am e Custos Est gios do Sistema Fig 4 2 Custos em realizar mudan as em diferentes est gios de desenvolvimento do sistema Fonte Adaptado de Harrel Ghosh e Bowden 2004 p 17 A Fig4 3 ilustra custo acumulativo que resulta de sistemas projetados usando a simula o comparando os com o custo do projeto e os sistemas de explora o sem o uso da simula o No curto prazo os custos com simula o podem estar sensivelmente maiores devido aos custos com testes e com o software de simula o A longo prazo custos associados com o capital investido e sistemas operacionais s o consideravelmente mais baixos devido a melhores benef cios obtidos atrav s da simula o 65 Custos sem p simula o Sistemas de Custos c stos com simula o Fase de Fase de Fase de Planejamento Implanta o Opera o Fig 4 3 Comparativo dos custos acumulativos do sistema com e sem simula o Fonte Adaptado de Harrel Ghosh e Bowden 2004 p 17 Azevedo e Souza 1998 apud Yaman 2001 afirmam que o objetivo central da simula o prover solu es para a manufatura e s
17. dead 30 2 6 2 Tipos de lavo train na Sa RS O CU AI na ar 32 26 37 Layout Celular snes e E E RERE 32 2 6 4 Layout por processos ou funcional s sssseseesssessessesressessessresseesessresseeseesressee 35 2 6 3 Layo tem nharsu E EEEa E AT EA RA TEE AR nd 36 2 6 6 Layo t por POSI O RA sina O ienn niie i i ei A A a E E a 37 2 6 7 Layout combinado ou misto sssesseseesesseessesesssressesstssressessessresseesessresseesesressee 38 2 7 Tipo de layout em fun o do volume e variedade 39 3 ESTRAT GIAS PARA A PRODU O eee 41 Sed ANOQU O sn O a SS ad 41 3 2 Complexidade na Forma o de Estrat gias de produ o cn 42 3 3 O processo de forma o de estrat gia de produ o ssessessssseessessrsseessessrssresseese 44 3 4 For as competitivas moldando a estrat gia iecerereeereeeeeanaaa 45 3 5 Flexibilidade de sistemas produtivos cas esrazancaistogas doa ADS ae RUAS na ARA SO nt 46 4 SIMULA O DA PRODU O cas nesenrcaeO A 50 Alo ANOCU O assar A E E ada dando ata dl duda Abs adiada ai a ru Abba De En a qa 50 4 2 Um breve hist rico sobre o uso da simula o ciiiieeeeeeeeerereeeereenos 52 4 3 Defini o de um modelo ns a O A 53 4 4 Defini o da simula o computacional s snssssesseseesseesseesreseesseeseseesseeseserssresseseess 55 4 5 Outras vantagens na utiliza o de um modelo de simula o ns sessseessesessesreseee 56 4 6 Utili
18. definem a estrutura da opera o 2 2 Defini es de c lula de manufatura Ao longo das pesquisas sobre c lula de manufatura foram encontradas v rias considera es e defini es para c lula de manufatura S o comentados a seguir os resultados das pesquisas Para Ostwald 1997 uma maneira simples de organizar a produ o de uma empresa e que a c lula de manufatura possui autonomia quando comparada com a administra o cl ssica de outros processos Em analogia com Suzaki 1993 se os processos que cercam um indiv duo for visto o pr ximo processo como um cliente e o anterior como um fornecedor ent o cada um pode ser visto como um presidente de sua rea de responsabilidade o qual proporciona produtos e servi os para satisfazer seus clientes J Askin 1993 utiliza o termo c lula de manufatura para descrever um princ pio da tecnologia de grupo que implica em dividir a manufatura em pequenos grupos de duas ou mais m quinas onde cada grupo dedicado a um tipo espec fico de pe a S o poucos os casos que o n mero de m quinas ultrapassa cinco Wemmberlgv 1997 p 10 descreve c lula de manufatura como uma modalidade de opera o onde parte da produ o da f brica manufaturada na c lula Para Groover 2003 se as pe as forem classificadas dentro de fam lias atrav s de uma inspe o visual ou por uma classifica o e codifica o ou por uma an lise do processo produtivo
19. desenho do produto A aprova o da pe a para a etapa de produ o subseq ente de responsabilidade do operador 19 Cada engrenagem possui um determinado processo produtivo em fun o de suas caracter sticas O sistema de produ o individual para cada engrenagem apresentado atrav s de um fluxograma demonstrativo das etapas de usinagem no anexo 1 deste trabalho 5 4 Etapas de usinagem das engrenagens Cada engrenagem possui um processo de usinagem caracter stico as especifica es destas etapas e o tempo gasto com cada opera o o ciclo manual tempo de carga e descarga da m quina e o controle da pe a pelo operador e o ciclo autom tico tempo de opera o da m quina s o descritos nas tabelas abaixo Tabela 5 1 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem A Opera es Tempos de Usinagem min 100 Tornear 1 Lado L60 Tornear 2 Lado 1 60 Transporte Fresar dentado LIO Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 70 Fonte Autor Tabela 5 2 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem C Tempos de Usinagem Opera es min 100 Tornear 1 Lado 1 60 Tornear 2 Lado 1 30 Transporte Fresar dentado 1 00 Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 70 Transporte Balanceadora 0 50 Fonte Autor Tabela 5 3 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem F Tempos de Us
20. em meu desenvolvimento profissional Agrade o aos colegas do mestrado M rio Wanderley Jos Nicodemos Bruno Bloise e Benedito Teodoro que me apoiaram e me ajudaram durante os estudos Agrade o tamb m a todos os meus Professores Mestres e Doutores que de uma forma ou de outra me orientaram e assessoraram nas pesquisas an lises enfim em todo o desenvolvimento para que este trabalho fosse conduzido e conclu do de maneira clara e objetiva Aos companheiros de pesquisa Manoel Parente Adelso Guissoni Celso Pedro Pinto e Rog rio Reina pelo apoio e enriquecedoras discuss es t cnicas durante a pesquisa Ao Professor Dr Alexandre Massote meu orientador que me proporcionou enriquecedores e crescentes desafios aliados com o seu profundo conhecimento sobre o tema desenvolvido seu apoio e sua costumeira dedica o na orienta o que permitiram a conclus o deste trabalho Finalmente um agradecimento especial para minha fam lia pela confian a e aten o em mim depositada e principalmente a Deus pela gra a desta realiza o Um pessimista v uma dificuldade em cada oportunidade um otimista v uma oportunidade em cada dificuldade Winston Churchill Resumo A complexidade envolvendo o processo de tomada de decis o em investir na produ o para uma determinada demanda desde a escolha de um meio at o melhor per odo para a sua instala o fundamental para a manuten o da competitividade de uma empr
21. equipamentos de produ o em c lulas de manufatura cada c lula se especializa na produ o de uma fam lia de pe a Isto chamado de fabrica o celular Segundo Groover 2003 a tecnologia de grupo e a fabrica o celular s o aplic veis em uma grande variedade de situa es de fabrica o A tecnologia de grupo mais apropriadamente aplicada sob as seguintes circunst ncias 23 e A planta usa atualmente um tipo de layout de processo e esta resulta em muito esfor o manual para a movimenta o de material estoque elevado em processo e periodo de fabrica o longo e As pe as podem ser agrupadas em familias de pe as Cada c lula de m quinas projetada para produzir uma dada fam lia de pe as ou limitado grupo de fam lias de pe as Assim poss vel agrupar as pe as feitas na planta em fam lias Contudo seria incomum encontrar uma planta de produ o de volume m dio em que as pe as n o poderiam ser agrupadas em fam lias de pe as 2 3 1 Fam lia de pe as Para Groover 2003 uma fam lia de pe as uma cole o de pe as similares ou por causa da forma e do tamanho geom trico ou porque as etapas de processamento exigidas em sua manufatura s o similares As pe as dentro de uma fam lia s o diferentes mas suas similaridades s o pr ximas o bastante para merecer sua inclus o como membro da fam lia de pe as As figuras 2 1 e 2 2 mostram fam lias diferentes de duas pe as As duas pe as
22. es sed Ju ca ac ia geada UA IE AE Qua Lada 90 6 2 3 Utiliza o de um layout celular para a produ o de engrenagens 92 6 3 Conclus o sobre os estudos de Layout eee eeeecereeeeaeeeaeeecanana 97 7 CONCLUS ES E RECOMENDA ES eeeeeeeeeeeeeeeeseeeeerereaetnnato 100 RE RE RE INCIDAS us pin seara gun af a e N a R 102 ANEXOS ia AR DO RS PU EE E E AR a O AD 105 15 1 INTRODU O O complexo e din mico processo para a fabrica o de engrenagens provocado por varia es de demanda do cliente A sele o de equipamentos m quinas e infraestrutura para tal demanda a principal chave para o sucesso do processo de fabrica o A tomada de decis o para o investimento em novos equipamentos realizada pela ger ncia baseadas principalmente na sua intui o e na sua experi ncia isto em decorr ncia da complexidade do processo de produ o Estas decis es de onde e como investir est o longe de serem consideradas timas em parte tamb m por falta de conhecimento da capacidade produtiva do sistema N o h uma utiliza o eficiente do parque fabril A subutiliza o das m quinas e a dificuldade de identifica o dos postos gargalos leva a ger ncia a um investimento equivocado e distante da real necessidade O principal objetivo deste trabalho demonstrar como a utiliza o de um modelo de simula o de produ o pode auxiliar a ger ncia na tomada de decis o entre a
23. na figura 2 1 s o muito similares em termos de projeto geom trico mas completamente diferentes em termos de fabrica o por causa das diferen as nas toler ncias nas quantidades de produ o e no material a b Fig 2 1 Pe as cil ndricas Pe as geometricamente semelhantes mas com processos de usinagem distintos A pe a a de material composto por uma liga de cromo e molibd nio com uma toler ncia de d cimos de mil metros produzida por exemplo em um torno e a pe a b de a o carbono com uma toler ncia de mil simos de mil metros produzida em uma retificadora cil ndrica de alta precis o Fonte Adaptado de Groover 2003 p 422 24 As dez pe as mostradas na figura 2 2 constituem uma fam lia de pe as na produ o mas suas geometrias diferentes fazem nas parecer completamente diferentes do ponto de vista do projeto Fig 2 2 Uma fam lia de pe as com processos de usinagem similares mas diferentes atributos geom tricos Todas as pe as s o usinadas em tornos algumas exigem um posterior acabamento em uma retificadora cil ndrica Fonte Adaptado de Groover 2003 p 423 Uma das vantagens importantes da fabrica o de grupos de pe as dentro de fam lias pode ser explicado atrav s das figuras 2 3 e 2 4 A figura 2 3 mostra um tipo de processo em uma planta para a produ o de grupo de pe as As v rias m quinas ferramentas s o dispostas pela sua respectiva fun o H uma se
24. o avan o no entendimento sobre o processo de forma o de estrat gia de produ o Barnes 2002 descreve os elementos chaves para essa compreens o como Estrat gia de neg cios Preocupa se com a vis o de longo prazo e alia as estrat gias financeiras as de marketing de produto as inter rela es entre essas e as suas estrat gias de produ o Estrat gias de fabrica o S o estrat gias de curto prazo relacionadas s decis es rotineiras dentro da empresa onde o foco de preocupa o seria de ordem estrutural capacidade instala o produ o equipamento e elementos infraestruturais controle e planejamento de produ o qualidade organiza o recursos humanos desenvolvimento de um novo produto e desempenho de sistemas de medida Fatores externos Fatores que ocorrem no ambiente no qual a empresa est inserida podendo estes atuarem coletivamente ou individualmente afetando as suas estrat gias de 44 neg cios ou estrat gias de produ o ou em ambos Estes fatores podem ser a necessidade dos consumidores as atividades dos concorrentes ou altera es de cen rios em seu mercado de fornecimento Fatores de propriedade A influ ncia das atitudes dos propriet rios sobre a estrat gia de neg cios da empresa as metas financeiras espec ficas de seus propriet rios n o coincidem com as metas financeiras da empresa Contexto interno Capacidade produtiva da empresa fontes de fornec
25. search for the best results is an essential activity This work demonstrates the benefits of using a simulation model of a productive system as a support for the decision making in investment The facilities that the modeling offers the management becomes a basic strategy for an assertive decision making The knowledge of the productive capacity the identification of the bottleneck positions the possibility of trying other solutions other layouts testing these modifications before the implementation in the real system are the advantages that this work intends to illustrate The modeling of the productive system is important for the company therefore it prevents the interruption of the production due to a new modification Making investments at the right spot and without excess are key factors for the survival of the companies The use of almost all productive capacity of a system is the central question In view of these necessities this work opens the opportunity of a new approach on the investment process Keywords Simulation modeling machining and cellular manufacturing Lista de Figuras Figura 2 1 Pe as cil ndricas Pe as geometricamente semelhantes mas com processos de usinagem distintos A pe a a de material composto por uma liga de cromo e molibd nio com uma toler ncia de d cimos de mil metros produzida por exemplo em um torno e a pe a b de a o carbono com uma toler ncia de mil simos de mil metros produzida em
26. 2005 a consist ncia no desempenho de uma ind stria depende diretamente da sua excel ncia operacional Esta excel ncia pode ser baseada nos m todos de melhoria de qualidade e ferramentas espec ficas que aumentem a produtividade com menos estoque de pe as em processo e com um nivelamento de produ o mais eficiente O completo envolvimento e motiva o das pessoas neste sistema pode garantir empresa um maior sucesso As decis es relacionadas a processos s o estrat gicas por natureza pois elas devem favorecer os objetivos da empresa a longo prazo dentro de uma empresa O gerenciamento de processos uma atividade continua e prioriza o controle de prioridades competitivas como qualidade flexibilidade tempo e custo KRAJEWSKI RITZMAN e MALHOTRA 2008 Segundo Slack 1993 alguns tipos de processo como refinamento de petroqu micos processamento de alimentos ou a o necessitam de maiores incrementos de produ o que processos que envolvem tecnologia de transforma o de materiais como uma fabrica o de pe as para autom veis quando existe a necessidade de se aumentar a capacidade produtiva de uma instala o Grandes m quinas apresentam uma maior economia de escala pois quanto maior a m quina menor o seu custo de capital por unidade de capacidade O custo de tecnologia em si e os custos de instala o e suporte para o equipamento ser o provavelmente menores por unidade produzida Enquanto que instala es industri
27. JOSE ROBERTO ZAMPIERI JUNIOR O USO DA SIMULA O COMO FERRAMENTA DE APOIO A AN LISE DE ALTERNATIVAS DE LAYOUT VISANDO O AUMENTO DE CAPACIDADE DE PRODU O DO SISTEMA DE MANUFATURA S o Bernardo do Campo 2009 JOSE ROBERTO ZAMPIERI JUNIOR O USO DA SIMULA O COMO FERRAMENTA DE APOIO A AN LISE DE ALTERNATIVAS DE LAYOUT VISANDO O AUMENTO DE CAPACIDADE DE PRODU O DO SISTEMA DE MANUFATURA Disserta o de Mestrado em Produ o apresentada ao Centro Universit rio da FEI para a obten o do t tulo de Mestre em Engenharia Mec nica orientado pelo Prof Dr Alexandre Massote S o Bernardo do Campo 2009 Jos Roberto Zampieri J nior O uso da simula o como ferramenta de apoio a an lise de alternativas de layout visando o aumento de capacidade de produ o do sistema de manufatura Mestrado em Engenharia de Produ o Centro Universit rio da FEI Comiss o Julgadora Orientador e Presidente Examinador 1 Examinador 2 S o Bernardo do Campo i 2009 Dedico este trabalho ao meu orientador meus pais meus irm os meus amigos e principalmente a minha esposa que tanto amo por me apoiar nesta longa e dif cil trajet ria e por compreender todo o tempo que foi dedicado a este trabalho Agradecimentos Aos colegas da Produ o de Engrenagens aos Engenheiros Jos Antonio Ghilardi Adelino Peters Paulo Rog rio Albuquerque Frank Maier e Raimundo Remlinger que me incentivaram e me orientaram
28. a c lula Quatro tipos de movimento de pe as podem ser 34 distinguidos em um sistema de produ o quando o sentido do fluxo de trabalho definido como sendo da esquerda para a direita e Opera o de repeti o na qual uma opera o consecutiva realizada na mesma m quina de modo que a pe a n o se move realmente e Movimento em sequ ncia na qual a pe a se move da m quina atual para um vizinho imediato em um sentido progressivo Contornando o movimento na qual a pe a que se encontra em uma determinada m quina e se move para frente em uma outra etapa do processo que pode ser composta por duas ou mais m quinas e Monvimento em sentido inverso em que a pe a se move da m quina atual no sentido contr rio para uma outra m quina Segundo Groover 2003 quando a aplica o consiste exclusivamente de movimentos sequ nciados a disposi o em linha mais apropriada Uma disposi o em forma de U tamb m bem apropriada neste caso com a vantagem de uma intera o mais pr xima entre os trabalhadores na c lula Quando a aplica o inclui opera es repetidas ent o m ltiplas esta es m quinas s o frequentemente exigidas Para as c lulas que exigem movimentos contornados a disposi o em U apropriada Quando h necessidade de retroceder os movimentos a disposi o retangular ou redonda apropriada para acomodar a recircula o das pe as dentro da c lula Os fatores adicio
29. a modifica o foi poss vel aumentar o tempo em opera o dos tornos N 19002 e 19008 respectivamente de 13 6 para 80 0 e de 13 6 para 85 9 e obter um maior volume de produ o do item E A tecnologia de grupo aplicada na produ o de engrenagens na tentativa de constru o de um novo modelo com resultados de produtividade mais promissores ser detalhado a seguir 6 2 2 Agrupamento das pe as O agrupamento das engrenagens em fam lias pode ser realizado considerando se as suas caracter sticas de processo ou de geometria Como a geometria das pe as s o similares mas o processo de produ o a qual s o submetidas diferenciam se entre si o m todo mais apropriado para este estudo o agrupamento das pe as em fam lias de acordo com as suas etapas de processo A tabela 6 5 relaciona todas as engrenagens e as suas respectivas opera es de usinagem A letra X na tabela indica se aquela opera o de usinagem executada para aquela engrenagem Tabela 6 5 Rela o de pe as e suas respectivas opera es de usinagem Tornear Tornear Tornear Tornear Lori 1 2 assar Rebarbar REBI Furar Escarear Brochar Balancear 1 2 o o o o Lado Lado Dentado Dentado EC ETC Acab Acab Desb Desb Engr T O m TI IM 0 0 gt x x x x x x x x x x x x x x x x x x xlx x x x x x x x x x x x x x x x x Fonte Autor
30. ais com grandes m quinas se beneficiam apresentado custos de produ o inferiores as instala es com m quinas menores apresentam uma maior flexibilidade e estoques intermedi rios menores H vantagens adicionais em utilizar m quinas menores por exemplo quando uma m quina grande que produza o mesmo que duas m quinas pequenas precisa parar para a manuten o perde se toda produ o enquanto que com duas m quinas pequenas s 50 da produ o 42 ficaria comprometida se as mesmas pararem isoladamente Pequenas inova es tecnol gicas e melhorias substancias em processos produtivos compostos por m quinas pequenas pode adequar a capacidade ao uma eventual oscila o na demanda de produ o Em uma fabrica o de engrenagens as grandes m quinas s o representadas pelos fornos de tratamento t rmico de superf cie S o m quinas de alta capacidade de produ o e baixa flexibilidade Um forno de tratamento t rmico cont nuo possui uma velocidade cont nua de produ o independente da velocidade de consumo das engrenagens pelas linhas de montagem que neste caso s o os clientes finais Fornos po os que n o s o cont nuos tamb m possuem uma quantidade m xima de pe as para o processamento Quando se atinge a capacidade m xima de produ o de um forno de tratamento t rmico continuo ou em po o surge a necessidade de aquisi o de novos fornos que geralmente s o caros e apresentam grandes onerosos gastos com i
31. ais hip teses Com o modelo s o produzidas r plicas m ltiplas da experi ncia ou da simula o Finalmente s o analisados os resultados da simula o e posteriormente s o desenhadas as conclus es em cima das hip teses estudadas Este processo repetido at que se alcance o resultado desejado 4 7 A escolha correta da simula o como ferramenta para a solu o de um problema Para Harrel Ghosh e Bowden 2004 nem todos os problemas de sistema que poderiam ser resolvidos com a simula o devem ser resolvidos usando a simula o e enfatiza a import ncia de se selecionar a ferramenta adequada para a tarefa A simula o n o uma panac ia para todos os problemas Eles indicam a simula o como apropriada se os seguintes crit rios forem satisfeitos Uma decis o l gica ou quantitativa operacional est sendo feita O processo que est sendo analisado bem definido e repetitivo As atividades e os eventos s o interdependentes e vari veis O impacto do custo da decis o maior do que o custo de fazer a simula o O custo da experi ncia no sistema real maior do que o custo da simula o As decis es devem ser de natureza operacional A simula o n o muito til para resolver problemas qualitativos tais como aqueles que envolvem assuntos t cnicos como por exemplo problemas de qualidade no sistema produtivo ou nos insumos de produ o ou de projeto de produto etc ou sociol gico
32. al executa todas as opera es sem a necessidade da interfer ncia humana Com t rmino da opera o o operador solta a pe a da placa e inicia a opera o de usinagem do lado oposto da pe a Na segunda etapa do processo o operador repete a opera o de posicionamento da pe a na placa e aciona novamente o ciclo autom tico da m quina para a usinagem Apenas dois tornos s o auxiliados por rob s que executam as opera es de fixar a pe a na placa e iniciar o ciclo autom tico Neste caso o operador apenas coloca a pe a em uma esteira transportadora que movimenta a pe a at o rob Neste sistema de produ o existem dez tornos sendo oito horizontais Figura 5 2 e dois verticais com alimenta o autom tica Figura 5 3 74 Fig 5 2 Foto de dois tornos horizontais Fonte Autor Fig 5 3 Foto de dois tornos verticais Fonte Autor 5 2 3 2 Fresadora de dentado S o m quinas que usinam os dentes da engrenagem Isto poss vel em fun o de um sincronismo entre a ferramenta de usinagem da m quina e o giro da pe a que est fixada em uma bucha expansiva O operador coloca as pe as no transportador de engrenagens da fresadora para a usinagem do dentado e retira as pe as usinadas que est o no mesmo transportador A m quina retira simultaneamente a pe a do transportador para usinar o dentado e coloca no seu lugar 15 uma pe a j usinada A alimenta o da pe a na bucha expansiva autom
33. amadas simplesmente atrav s das c lulas Reduzir o tempo de prepara o Com a utiliza o de um grupo de ferramentas gabaritos dispositivos de controle e de produ o projetado para processar uma fam lia de pe as ao inv s de trabalhar com ferramentas espec ficas para cada pe a que s o projetadas para um trabalho individual Isto reduz o n mero de ferramentas individuais exigidas assim como a quantidade de trabalho requerida para efetuar a mudan a de ferramentas para a fabrica o de uma nova pe a 2 3 Tecnologia de grupo Ostwald 1997 define a tecnologia de grupo como uma filosofia de gerenciamento baseada no reconhecimento das similaridades existentes no desenho e manufatura de pe as envolvidas em um processo produtivo Com a familiaridade de pe as manufaturadas o 22 conceito de Tecnologia de Grupo identifica vantagens nas caracter sticas b sicas e de similaridades entre as pe as manufaturadas Como exemplo uma f brica produz um n mero grande de pe as como eixos pe as de caldeiraria discos de freio de autom veis e engrenagens As pe as seriam agrupadas de acordo com a familiaridade de suas caracter sticas f sicas o que proporciona o agrupamento da produ o de eixos discos de freio de autom veis e engrenagens sendo ent o a produ o das pe as de caldeiraria uma produ o distinta da produ o dos outros produtos Muitos resultados eficazes s o obtidos com o uso da Tecnologia de
34. ar a estimar os custos associados com as opera es dentro de uma empresa Meyers e Stephens 2005 acrescentam que o uso da simula o por computador n o limitado apenas ao ambiente de produ o estendendo se as outras reas como sa de pol ticas p blicas etc que tamb m sofrem press o para a redu o de custos e para a oferta de um servi o melhor A simula o uma apropriada ferramenta para estudos complexos em sistemas din micos Ela pode ser usada para valorizar decis es opera es e ajudar nas decis es gerenciais Assumindo que um modelo de simula o para um sistema dado v lido o conceito l gico do modelo se assemelha com o sistema real em estudo MAGABLEH 2007 Simular e analisar mais barato e consome um tempo menor do que experimentar uma nova id ia no sistema real e estudar o resultado correspondente Um modelo real de simula o apresenta resultados dentro de determinados n veis de confian a e diversas decis es a respeito das v rias melhorias podem ser feitas com total seguran a MAGABLEH 2007 dif cil sen o imposs vel um modelo matem tico capturar todas as caracter sticas pertinentes em um sistema din mico Adicionalmente outras medidas sobre a performance do sistema como o n vel de estoque tempo de fabrica o variabilidade transporte n vel de servi os e beneficio mutuais s o tamb m interessantes durante a experimenta o MAGABLEH 2007 52 4 2 Um breve
35. ar um excesso de produ o para os tornos verticais N 19667 e 19666 e uma ociosidade grande nos tornos N 19002 e 19008 respectivamente 14 4 e 14 7 do tempo total dispon vel para a produ o em opera o Os tornos N 19667 e 19666 usinam as engrenagens E e que por sua vez possuem um longo tempo de usinagem Isto leva a crer que uma poss vel adapta o dos tornos N 19002 e 19008 para a produ o dos itens E e I resolveria os problemas j identificados A simula o de um modelo destaca os problemas atuais do sistema os gargalos e indica o caminho para o incremento da capacidade produtiva Se um aumento da demanda 88 ocorrer a produ o desta nova demanda simulada e posteriormente verifica se a necessidade ou n o de novos investimentos em m quinas e equipamentos Os primeiros resultados com a simula o do layout indicam um problema onde as engrenagens E e s o torneadas atrav s de dois tornos verticais Analisando este cen rio seria imprescind vel um melhor balanceamento da produ o entre os tornos S o infinitas as possibilidades de rearranjo do layout em busca de melhorias e aumento de produtividade Inicialmente procura se uma resposta para os problemas encontrados buscando um balanceamento da produ o dos itens no setor Utilizando os tornos N 19002 e 19008 para a fabrica o de outros itens aumentaria o seu tempo em opera o e resolveria o problema d
36. aracteristicas s o e Relativa flexibilidade quanto ao tamanho de lotes por produto e Espec fico para uma familia de produtos e Diminui o transporte de material 33 e Diminui o estoque e Centraliza a responsabilidade sobre o produto fabricado e Enseja satisfa o no trabalho e Permite elevado n vel de quantidade e de produtividade De acordo com Slack 1997 os recursos a serem transformados movimentam se para uma especifica opera o na c lula na qual todos os dispositivos transformadores para as suas necessidades imediatas se encontram disposi o A c lula em si pode ser projetada segundo o layout por processo ou por produto Depois de serem processados na c lula os recursos transformados podem prosseguir para outra c lula De fato o layout celular uma tentativa de trazer alguma ordem para a complexidade de fluxo que caracteriza o layout por processo Sad d Pe a B C lula 1 J Pl Fig 2 7 Layout Celular Fonte Martins e Laugeni 1998 p 112 Benjaafar 2002 aponta que em c lulas com formato em U as dist ncias percorridas pelo operador dentro da c lula s o minimizadas Exibindo um corredor em comum onde s o realizadas todas as viagens pelos operadores dentro da c lula proporcionaria uma maior efici ncia no transporte das pe as entre postos Para Groover 2003 determinar a disposi o mais apropriada da c lula depende dos fluxos das pe as produzidas n
37. as de apoio que realizam as atividades Enquanto os recursos facilitam o processamento das entidades recursos inadequados podem restringir o processo limitando o alcance m ximo que o sistema pode atingir Os recursos t m caracter sticas tais como a capacidade a velocidade o tempo de ciclo e o reptibilidade Como as entidades os recursos podem ser categorizados como Humano operadores doutores pessoal da manuten o etc Objetos equipamento trabalho feito com ferramentas etc Intang veis informa o impulsos el tricos etc 68 Os recursos devem ser utilizados para atingir o m ximo de produtividade na produ o As atividades de produ o s o programadas para o uso eficiente dos recursos em fun o dos altos custos envolvidos na utiliza o destes na planta RAJAKUMAR ARUNACHALAM SELLADURAI 2005 69 5 EMPRESA AVALIADA 5 1 Introdu o A empresa onde o trabalho foi desenvolvido atua no setor automobil stico e est presente em v rios pa ses da Europa America do Norte America Latina frica sia e Oceania empregando 273 216 funcion rios no mundo dados de 2008 Esta empresa com sede em Stuttgart Alemanha faturou no ano de 2008 o valor de 95 9 b O Brasil possui tr s unidades desta empresa Campinas Juiz de Fora e S o Bernardo do Campo s o as cidades onde estas unidades est o instaladas empregando um total de 14 073 funcion rios dados de 2008 A unidade situada e
38. as foi poss vel em decorr ncia de uma redu o significativa na dist ncia percorrida pelos operadores dentro das c lulas e de uma maior utiliza o das m quinas 95 Tabela 6 8 Percentual de utiliza o das m quinas no layout celular N M q Denomina o da M quina Opera o 19000 Torno 82 2 19007 Tomo 88 7 Torno 87 3 Torno 85 9 Torno 87 7 Torno 80 6 Tomo 30 6 Fresadora Dente 49 7 Fresadora Dente 66 2 Fresadora Dente 56 7 Rebarbadora 4 6 19635 Rebarbadora 2 3 Rebarbadora 21 4 Centro de Usinagem 29 4 Furadeira de Coluna 4 3 Sheivadora 40 6 19567 Sheivadora 16 6 19565 Sheivadora 43 1 Balanceadora 29 0 18238 Brochadeira 9 9 Fonte Autor Conforme a tabela 6 8 com 07 tornos tem se quase que um uso pleno de sua capacidade de produ o Analisando apenas o grau de utiliza o das m quinas seria correto afirmar tamb m que uma redu o da quantidade de sheivadoras e rebarbadoras seriam medidas plaus veis mas a utiliza o de uma sheivadora tornaria inevit vel uma maior quantidade de tempo gasto com prepara es o que inviabilizaria a proposta A possibilidade do estudo de v rias constru es de layout real e a probabilidade de um acerto na necessidade de investimento para atender a uma nova demanda de produ o cresce medida que o modelo se aproxima das condi es reais de manufatura Em fun o da quantidade de leaiautes em linha
39. as por computador devem corresponder correta opera o da pe a No caso de sistemas manualmente operados isto geralmente significa que os trabalhadores s o capazes de lidar com uma grande diversidade de opera es necess rias para processar ou montar estilos diferentes de unidades de trabalho e sabem quais opera es a executar em cada unidade de trabalho Nos sistemas semiautom ticos e inteiramente autom ticos isto significa que os programas das pe as exigidos est o prontamente dispon veis na unidade de controle e Prepara o r pida da instala o fisica A flexibilidade na produ o significa que as diferentes pe as n o s o produzidas em grupos Para que diferentes estilos de pe as sejam produzidas sem a necessidade de perder tempo em prepara es de um sistema para a produ o de pe as de diferentes estilos o sistema de fabrica o flexivel deve ser capaz de fazer todas as mudan as necess rias em fixa es e ferramentas em um espa o muito curto de tempo O tempo da prepara o deveria corresponder aproximadamente com o tempo exigido para substituir a pe a processada pela pe a seguinte Estas caracter sticas do sistema s o frequentemente dificeis de projetar Em sistemas de produ o manual falhas humanas podem causar problemas operadores que n o executam as opera es corretas nos diferentes estilos de unidades de trabalho Em sistemas autom ticos sensores devem ser projetados para permitir a ident
40. autom tico de opera o e a uma alimenta o que dispensa a interven o de um operador 72 Segundo Groover 2003 nos sistemas de produ o autom ticos atuais um sistema computadorizado para controlar o sistema produtivo autom tico ou semiautom tico e participar da coordena o e gerenciamento de toda a cadeia produtiva se faz necess rio As fun es de um sistema computacional incluem Comunicar instru es aos operadores Em esta es manualmente operadas que produzem diferentes unidades de trabalho com diferentes caracter sticas de montagem e ou processo todas as instru es devem ser comunicadas aos operadores Programas de produ o Baixar novos programas de pe as em m quinas com comando num rico computadorizado Controle de sistemas de manuseios de materiais Esta fun o caracterizada pelo controle do material manuseado e coordena o das atividades envolvidas nas esta es de trabalho Programa de produ o Certas fun es de programas de produ o s o inseridas no sistema produtivo Diagn stico de falhas Isto consiste em diagnosticar equipamentos com problemas de funcionamento preparando preventivamente um programa de manuten o Monitoramento da seguran a Esta fun o assegura que o sistema n o opere em condi es inseguras O objetivo deste monitoramento garantir a seguran a do operador e do equipamento Controle de qualidade A proposta desta fu
41. av s da modelagem de novos sistemas de produ o A utiliza o de um modelo para a simula o de uma determinada produ o possibilita o estudo de varias hip teses mediante a uma nova demanda de produ o al m de validar atrav s de testes as solu es encontradas para este desafio 100 7 CONCLUS ES E RECOMENDA ES Com a simula o de um modelo de produ o foi poss vel verificar que a planta produtiva atual organizada para a produ o de uma determinada demanda de produ o possui uma relativa ociosidade em equipamentos m quinas e operadores O excesso de capacidade surge na fase inicial do projeto quando s o adquiridas e posteriormente instaladas as m quinas e equipamentos A verifica o da produtividade realizada na pr tica e uma futura mudan a deste layout muitas vezes dispendioso para a industria e pode interromper a produ o Com a simula o possivel o estudo de v rias solu es de layout Ap s uma an lise comparativa entre os resultados verificou se a melhor proposta que apresentou uma melhor utiliza o de recursos a fim de minimizar os investimentos em equipamentos Isto foi evidenciado com a elabora o de um modelo com um layout celular onde as perdas com transporte de pe as movimenta o de operadores excesso de estoque e tempo de espera das pe as para as etapas subseq entes de usinagem foram minimizadas Este modelo apresenta v rias vantagens em rela o situa o a
42. busca de uma oportunidade de melhoria sem riscos com nenhum custo nenhuma perda de tempo e nenhum rompimento do sistema atual Al m disso os resultados s o visuais e quantitativos com a an lise das estat sticas de desempenho relatadas em medidas de alto interesse HARREL GHOSH e BOWDEN 2004 4 6 Utilizando um modelo de simula o para avalia o da produ o Segundo Harrel Ghosh e Bowden 2004 a simula o executada quase sempre como parte de um processo maior do projeto do sistema ou para melhoria de processo As solu es e alternativas s o geradas e avaliadas e a melhor solu o selecionada e executada A simula o fundamental na fase de avalia o dos resultados Primeiramente um modelo desenvolvido para uma solu o alternativa Enquanto o modelo usado em um per odo de interesse as estat sticas do desempenho utiliza o das m quinas tempo de processamento e assim por diante s o relatadas no fim da simula o Os resultados s o calculados e comparados entre si para fornecer estimativas estat sticas de desempenho de cada um assim poss vel determinar qual a melhor solu o A simula o essencialmente uma ferramenta da experimenta o quando o modelo atua como um substituto para o sistema mundo real O conhecimento adquirido com a experimenta o do modelo pode ser transferido ao sistema real veja figura 4 1 59 Concept Model e e ju Fig 4 1 A simula
43. butos permitam que sejam realizados atrav s de um tipo b sico de processo tal como tornear uma pe a cil ndrica ou fres la Por exemplo a pe a da figura 2 5 poderia ser produzida em um torno convencional Fig 2 5 Pe a cil ndrica Fonte Adaptado de Groover 2003 p 422 Uma c lula de m quinas com trabalho manual mais do que um layout de m quinas usadas coletivamente para produzir uma ou mais fam lias de pe as N o h nenhum recurso para o movimento mecanizado das pe as entre as m quinas na c lula Os operadores que trabalham na c lula executam a fun o de manipula o do material A c lula organizada frequentemente em uma disposi o em forma de U Esta disposi o considerada apropriada quando h uma varia o no fluxo de trabalho entre as pe as feitas na c lula Igualmente permite que os trabalhadores multifuncionais movam se facilmente entre as m quinas Uma c lula de m quinas com trabalho manual algumas vezes projetada em um tipo de disposi o no processo sem a necessidade de modifica o do equipamento Isto feito simplesmente atribuindo determinadas m quinas e restringindo seu trabalho s fam lias espec ficas de pe as 29 Isto permite que muitos dos benef cios da fabrica o celular sejam conseguidos sem a despesa de modificar um equipamento Obviamente os benef cios da manipula o material na tecnologia em grupo s o minimizados com esta organiza o A c l
44. cis o O cap tulo 5 empresa avaliada apresenta a empresa avaliada as caracter sticas dos processos produtivos as suas m quinas e pe as O cap tulo 6 resultados obtidos apresenta os resultados obtidos com as mudan as de layout e finalmente o cap tulo 7 conclus es e recomenda es apresenta as conclus es e as recomenda es para a ind stria 19 2 PRODU O E TECNOLOGIA DA MANUFATURA 21 Introdu o Segundo Costa 1995 um novo ambiente de neg cios surgindo no final do s culo XX leva as organiza es empresariais a um processo de transforma o tanto na maneira de realizar neg cios quanto na pr pria estrutura interna com o prop sito de garantir a competitividade de seus produtos e servi os e os motivos que ocasionam esta nova situa o no cen rio industrial est o relacionados abaixo A crescente globaliza o da economia com o aumento do fluxo de capitais internacionais e forma o de novos blocos regionais de livre com rcio A maturidade de alguns segmentos de mercado com a afirma o da vontade do cliente e do respeito s suas necessidades e expectativas O avan o das telecomunica es e aumento da capacidade de difus o de informa es Foco nos valores das corpora es e consequente aumento da efici ncia e capacidade dos processos O aumento da competitividade devido globaliza o das empresas dos mercados produtores e consumidores tem exigido cada
45. clo Com as duas pe as acabadas o operador utiliza uma furadeira convencional de coluna para escarear os furos Posteriormente ele controla as dimens es destes furos e disponbiliza as pe as no carrinho para transporte 76 5 2 3 5 Brochadeira Nesta m quina realizada a usinagem do dentado interno da engrenagem Nesta opera o uma ferramenta cil ndrica denominada agulha passa pelo di metro interno da engrenagem gerando o dentado interno da pe a A passagem da agulha na pe a realizada apenas uma nica vez A opera o totalmente manual pois enquanto a agulha conforma o dentado interno da engrenagem o operador ocupa as duas m os acionando dois bot es da m quina Apenas as engrenagens F e G s o brochadas Existe apenas uma brochadeira no setor 5 2 3 6 Rascadora Na rascadora de dentado usinado apenas a superf cie do dente da engrenagem O acabamento da superf cie da engrenagem realizado quando a ferramenta de usinagem entra em atrito com a engrenagem e remove o material de sua superf cie E usinada uma pe a por vez em uma opera o autom tica onde o operador alimenta a m quina manualmente A opera o de rascar o dentado realizado ap s a opera o de rebarbar o dentado e com o acabamento da superf cie do dente da engrenagem que esta opera o proporciona poss vel uma redu o significativa do n vel de ru do da pe a Outro nome usado no trabalho para este tipo de equipamento
46. clus o sobre os estudos de Layout A simula o da produ o atrav s de um modelo possibilita o teste e a avalia o de qualquer cen rio Isto fundamental para a calibra o da necessidade do estoque de um sistema produtivo em fun o de uma demanda Com a utiliza o do ProModel para a constru o de um modelo e a posterior simula o foi poss vel a an lise de diferentes solu es de layout para a manufatura de engrenagens Os resultados obtidos com os quatro cen rios est o resumidos na tabela 6 10 98 Tabela 6 10 Comparativo entre os cen rios efetuados Layout Atual Layout Atual com o balanceamento Layout Celular Layoutem Linha dos tornos Caracteristicas Avaliadas Necessidade M o de Obra em 3 turnos Qt Necess ria de Maquinas Atendimento a Produ o Conjunto de Engrenagens Soma Total do Tempo Gasto em Movimenta o Fonte Autor Conforme a tabela 6 10 a necessidade de operadores para a produ o em um layout celular menor do que para os outros cen rios Isto porque para a produ o em c lula poss vel minimizar ao m ximo a dist ncia entre as m quinas colocando as em formato de U O tempo gasto pelo operador na c lula para a produ o se reduz em fun o da necessidade de apenas alguns passos para a locomo o entre m quinas A utiliza o de um layout em linha implica em uma maior quantidade de operadores pois n o pos
47. cretos pois nela s o os sistemas de servi o como processos documentos e outros que est o sob an lise Para alguns sistemas de produ o chamados sistemas cont nuos uma subst ncia n o discreta processada ao inv s das entidades discretas Alguns exemplos de sistemas cont nuos s o as refinarias e f bricas de papel 67 4 10 2 Atividades Harrel Ghosh e Bowden 2004 definem as atividades como sendo as tarefas executadas no sistema que est o diretamente ou indiretamente envolvidas no processamento das entidades Exemplos das atividades incluem servi os oferecidos a um cliente o corte de uma pe a em uma m quina ou a repara o de uma parte de um equipamento As atividades geralmente consomem tempo e envolvem frequentemente o uso de recursos As atividades podem ser classificadas como Processamento da entidade registro tratamento inspe o fabrica o etc o Movimento da entidade por um recurso rota da entidade um transportador a reo etc Manuten o ajustes e reparos do recurso instala es da m quina reparo da m quina da c pia etc Quando a quantidade de atividades aumenta o estudo do layout torna se uma tarefa mais desafiadora e a busca por uma alternativa tima mais dif cil CHIEN 2004 4 10 3 Recursos Harrel Ghosh e Bowden 2004 definem os recursos como sendo os meios pelas quais as atividades s o executadas Fornecem as facilidades o equipamento e as pesso
48. da empresa reconhecer onde as mudan as estrat gicas oferecem maiores vantagens e acentuam os lugares onde as tend ncias do setor prometem ser da maior import ncia seja como amea a seja como oportunidade Krajewski e Ritzman 1996 salientam que o ambiente empresarial externo na qual uma empresa compete muda continuamente Assim uma organiza o precisa se adaptar continuamente a esse ambiente A adapta o come a com uma an lise do mercado o processo pela qual os gerentes monitoram as tend ncias dentro do ambiente s cio econ mico incluindo a ind stria o mercado e a sociedade para oportunidades ou amea as potenciais Uma raz o crucial para a an lise do mercado permanecer informado sobre os movimentos dos concorrentes Os concorrentes podem aumentar seus lucros ampliando as linhas de produtos melhorando a qualidade ou abaixando custos Novos participantes no mercado ou 46 concorrentes que ofere am substitutos para os produtos ou o servi os podem amea ar a continuidade da rentabilidade Outros interesses importantes incluem tend ncias econ micas mudan as tecnol gicas circunst ncias pol ticas mudan as sociais tais como atitudes para o trabalho a disponibilidade de recursos vitais e o poder coletivo dos clientes ou dos fornecedores As mudan as ambientais podem fazer com que uma companhia reconsidere suas estrat gias atuais Segundo Krajewski e Ritzman 1996 identificar oportunidades e amea as ex
49. de pe as e suas respectivas opera es de usinagem Agrupamento de pe as em fam lias Total fabricado de pe as atrav s do layout celular Percentual de utiliza o das m quinas no layout celular Total fabricado de pe as atrav s do layout em linha Comparativo entre os cen rios efetuados Sum rio Lx INTRODU O pa al O dn e o T 15 1d COBISTVOS araras areas EE SERA DADA EA apa AD a A DESA SR 15 P tg ntas a serem respondidas su EE ST ai 16 1 3 J stifcatiVass crte tnanon ienasi oee AS OUTRAS e iaa E Aa a iaa 16 LA Abrang ncia do estudo sa nro nocti an Si i a 17 IS Metodolotia a a a E a a e 17 1 6 Organiza o do restante do estudo aaa szaras pdu o easE eae dead paia SG ES Goa 18 2 PRODU O E TECNOLOGIA DA MANUFATURA 19 Dil MT OCNC O cu E N cat E balao ado A aca da ap da 19 2 2 Defini es de c lula de manufatura se setar Rania na A A Ra bia 20 23 Tecnologia dE grupo pistas again ir GA anda A SS gd a a a 21 23 A Familia de pe as cita a esa an AO da A A DAS 23 2 3 2 Agrupamento das pe as em familias ss ssesessseosseseesressessssressessessresseeseseessee 26 2 4 Caracteristicas da c lula de manufatura ssssesseseesseesseesreseosseesesresseesreserssessesess 2 2 5 Determina o da capacidade e turnos de trabalho c 29 2 6 Layout para sistemas de produ o usa seas ias a iu draidaa Sa ASUS a Ga asda ads 29 2 6 1 Etapas para a elabora o do lay Ul ss sesta aa en a aba
50. difica o deve ser personalizado para uma companhia ou uma ind stria dada Um sistema que seja o melhor para uma companhia n o pode ser o melhor para uma outra 2 4 Caracter sticas da c lula de manufatura Para Wemmberlov 1997 as caracter sticas que mais distinguem uma c lula de manufatura s o conter maquin rio ou processo n o semelhantes embora muitas unidades dos mesmos equipamentos possam existir devido s necessidades de capacidade ou flexibilidade e caracterizados em uma rea separada e ser projetada para manufaturar um conjunto peculiar de pe as semelhantes tamb m chamado de fam lia de pe as Para a compreens o da natureza e complexidade do controle e planejamento da produ o celular necess rio levar em considera o a ampla variedade poss vel das configura es das c lulas de manufatura 28 Groover 2003 classifica as c lulas de manufatura acordo com o n mero de m quinas e com o grau de fluidez do material entre as m quinas As quatro configura es mais comuns de c lula de manufatura s o 1 C lula de uma nica m quina 2 Grupo de m quinas em c lula com trabalho manual 3 Grupo de m quinas em c lula com trabalho manual semi integrado 4 Produ o em c lula flex vel ou sistema de produ o flex vel Como o nome indica a c lula de uma nica m quina consiste em uma m quina mais dispositivos e ferramentas de apoio Este tipo de c lula pode ser aplicado s pe as cujo atri
51. do uso do computador como uma ferramenta de solu o para problemas criando oportunidades novas para melhorias de produtividade na rea de planejamento e de produ o Os programas de simula o que est o atualmente dispon veis j n o exigem um conhecimento profundo em linguagens de programa o de matem tica ou de computador a fim de executar simula es interativas do mundo real Um n mero de pacotes avan ados de simula o est o dispon veis 51 para permitir que o usu rio simule o funcionamento de uma f brica o desempenho de v rias m quinas um ambiente just in time de estoque o armazenamento e os problemas log sticos ou o comportamento de um sistema de tecnologia de grupo Estes programas de simula o demonstraram ser um valioso dispositivo nos processos de tomada de decis o Igualmente exigem um investimento relativamente pequeno de tempo de treinamento a fim de desenvolver um trabalho de conhecimento do processo de simula o De acordo com Magableh 2007 a simula o pode acomodar o sistema din mico inserido no mundo real Um t pico modelo de simula o frequentemente capaz de representar as associa es dos sistemas log sticos em estudo oferecendo uma particular configura o dos fornecedores da estocagem de pe as dos pr ximos clientes e assim por diante criando dentro de um contexto virtual todas as condi es encontradas no ambiente real Um modelo de simula o pode ser usado para ajud
52. duas coisas A segunda raz o que a menos que incluamos o universo inteiro no nosso modelo sempre haver o risco de faltar algo Sendo assim a defini o de modelo seria uma representa o de parte da 55 realidade vista pelas pessoas que desejam us lo para entender mudar gerenciar e controlar aquela parte da realidade Ao levar em considera o que muitas pessoas movimentam suas vidas com um conjunto de considera es que formam o seu pr prio arranjo mental Isto leva as pessoas a portar modelos mentais informais do mundo que s o modificados pela experi ncia Assim finalmente a defini o de um modelo uma representa o externa e expl cita de parte da realidade vista pela pessoa que deseja usar aquele modelo para entender mudar gerenciar e controlar parte daquela realidade que a defini o considerada neste trabalho 4 4 Defini o da simula o computacional Segundo Garcia 2005 p 20 a simula o a obten o da resposta temporal das vari veis de interesse vari veis dependentes de um modelo quando se excita suas vari veis de entrada com sinais desejados e se definem os valores das condi es iniciais das vari veis dependentes Para Prado 2006 p98 a simula o uma t cnica de solu o de um problema pela an lise de um modelo que descreve o comportamento do sistema usando um computador digital Meyers e Stephens 2005 definem a simula o como uma t cnica experi
53. e capacidade com os tornos N 19666 e 19667 Para isto se faz necess rio a cria o de um novo modelo para simula o baseado na premissa de utiliza o dos tornos N 19002 e 19008 para a usinagem de outras engrenagens Este novo modelo ser visto a seguir 6 2 1 Adapta o dos tornos N 19002 e 19008 para a usinagem de outras engrenagens Com a utilizacao dos tornos N 19002 e 19008 para a fabrica o da engrenagem E obteve se os seguintes resultados Tabela 6 3 Total fabricado de pe as atrav s do layout atual com a adapta o dos tornos 19002 e 19008 para a fabrica o da engrenagem E Fonte Autor 89 A adapta o de todos os tornos para a fabrica o de qualquer engrenagem seria uma medida relevante tendo em vista que um balanceamento mais uniforme da produ o nas m quinas a rigor aumentaria a sua efici ncia e por consegu ncia eliminaria a necessidade de investimento em novas m quinas com o aumento da produ o Com a utliza o dos tornos N 19002 e 19008 para a fabrica o da engrenagem E foi poss vel aumentar a produ o do item para 135 pe as ante as 112 engrenagens fabricadas no sistema anterior e reduzir o tempo m dio deste item no sistema de 884 min para 642 min o que significa uma menor quantidade de pe as em estoque no processo Tabela 6 4 Percentual de utiliza o das m quinas E E E 00 E E Er E Fonte Autor 90 Apenas com est
54. e de sistemas produtivos 47 Shore e Tompkins 1980 apud Kulturel Konak 2007 definem flexibilidade como a habilidade de um layout em responder a atuais e futuros volumes de produ o Paiva Carvalho e Fensterseifer 2004 definem a flexibilidade atrav s de uma abordagem operacional como sendo a capacidade de um sistema produtivo adotar diversos estados diferentes Dentro de um conceito estrat gico a flexibilidade seria a capacidade de uma planta produtiva atender a diferentes n veis de produ o em fun o de uma varia o da demanda Esta varia o de demanda nasce de fatores externos e internos no ambiente de neg cio Mercados din micos e cada vez mais imprevis veis novas necessidades avan os tecnol gicos e uma velocidade de entrega cada vez maior s o alguns desses fatores externos Como fatores internos existem as quebras de m quinas falta de mat ria prima falhas no fornecimento de pe as e nos sistemas de programa o e planejamento A capacidade que um sistema tem de lidar com estes fatores por si s n o definem o conceito de flexibilidade Um sistema que se move rapidamente de um estado para outro e a um baixo custo certamente mais flex vel que os demais Groover 2003 utiliza o termo flexibilidade para caracterizar um determinado sistema de produ o que permite algum n vel de varia o no estilo das pe as ou produtos fabricados sem interrup es na produ o para mudan as entre os modelos
55. encontrados na empresa onde o trabalho foi desenvolvido e da sua aceita o pelos operadores se faz necess rio a constru o de um modelo com um layout em linha como pode ser visto a sguir 6 2 4 Utiliza o de um layout em linha para a produ o de engrenagens 96 Foi elaborado um terceiro layout em linha para a produ o de 135 pe as de cada item conforme a fig 6 3 Fig 6 3 Layout do sistema de produ o com quatro linhas de produ o Fonte Autor Apesar tamb m de dispensar a utiliza o de 03 tornos 07 tornos apenas ao inv s dos 10 tornos utilizados no layout atual esta concep o de layout se torna menos eficiente que o layout celular na medida que surge a necessidade de estoques intermedi rios entre os postos e sobe substancialmente a dist ncia percorrida pelo operador em fun o de um distanciamento das m quinas de produ o um aumento da quantidade de operadores para a produ o seria inevit vel 97 Tabela 6 9 Total fabricado de pe as atrav s do layout em linha Fonte Autor Analisando os dados da tabela 6 9 verifica se que n o foi poss vel a produ o de 135 pe as para os itens n G e H A quantidade produzida inferior ao layout celular surge em decorr ncia do excesso do tempo gasto em movimenta o Outra conclus o importante um maior tempo m dio dentro do sistema para as pe as em fun o dos estoques intermedi rios entre postos 6 3 Con
56. eradas ou autom ticas 2 6 6 Layout por posi o fixa Segundo Martins e Laugeni 1998 o material permanece fixo em uma determinada posi o e as m quinas se deslocam at o local executando as opera es necess rias Figura 2 10 Caracter sticas e Para um produto nico em quantidade pequena ou unit ria e em geral n o repetitivo E o caso da fabrica o de navios grandes transformadores el tricos turbinas pontes rolantes grandes prensas e outros produtos de grandes dimens es fisicas 38 M quina A N Sa m quina B B Fig 2 10 Layout por posi o fixa Fonte Martins e Laugeni 1998 p 113 2 6 7 Layout combinado ou misto Segundo Martins e Laugeni 1998 o layout combinado ocorre para que sejam aproveitadas em um determinado processo as vantagens do layout funcional e da linha de montagem geralmente Pode se ter uma linha constitu da de reas em sequ ncia com m quinas de mesmo tipo layout funcional continuando posteriormente com uma linha cl ssica Figura 2 11 dando sequ ncia na manufatura do produto 39 Setor A Fig 2 11 Layout combinado Fonte Martins e Laugeni 1998 p 113 2 7 Tipo de layout em fun o do volume e variedade Segundo Slack 1997 os exemplos anteriores dos cinco tipos b sicos de layout mostram que o fluxo de materiais informa es e clientes depender o bastante da espec fica configura o de layout escolhida A impor
57. ervi os com o intuito de melhorar o sistema atrav s dos seguintes caminhos e Reduzir o tempo de produ o lead Time e Melhorar a precis o da entrega do produto e Melhorar a utiliza o de recursos e Reduzir estoques e R pidas respostas para os clientes e Redu o de custos no processo log stico e Alto n vel de flexibilidade para mudan as 4 10 Elementos de um sistema para simula o 66 De acordo com Harrel Ghosh e Bowden 2004 em uma simula o um sistema consiste em entidades atividades recursos e controles Figura 4 4 Estes elementos definem quem o que onde quando e como a entidade processada Entidades Entidades E Sistema De Entrada Saida o E e De Fig 4 4 Elementos de um sistema Fonte Adaptado de Harrel Ghosh e Bowden 2004 p 25 4 10 1 Entidades Harrel Ghosh e Bowden 2004 definem as entidades como sendo os itens processados atrav s do sistema tal como produtos clientes e documentos Entidades diferentes podem ter caracteristicas nicas tais como custo a forma a prioridade a qualidade ou a condi o As entidades podem ser subdivididas nos seguintes tipos Humano clientes pacientes etc Objetos pe as documentos escaninhos etc Intang veis chamadas correio eletr nicos etc Para a maioria dos sistemas de fabrica o e de servi os as entidades s o itens discretos Na manufatura os eventos associados s o dis
58. es e complexos modelos que n o podem facilmente serem estudados por modelos matem ticos Al m disso a simula o permite o estudo dos efeitos interativos de muitos componentes em um ambiente din mico e estoc stico com a vantagem distinta de fornecer ao pesquisador um efeito visual desobstru do Por exemplo os efeitos de se adicionar mais um operador em uma c lula de manufatura ou a vantagem ou a desvantagem de uma pe a adicional para a usinagem em um centro de usinagem e seu efeito total na sa da de planta podem ser estudados visualmente e em tempo real Al m de suas vantagens t cnicas os conceitos b sicos da simula o s o compreendidos facilmente Assim um modelo de simula o frequentemente mais f cil de justificar ger ncia e aos clientes do que os modelos anal ticos MEYERS E STEPHENS 2005 Atrav s da simula o de um modelo por computador poss vel visualizar a produtividade de um layout e a qualidade da solu o final gerada comparando 58 numericamente uma grande quantidade de alternativas de layouts em um espa o curto de tempo RAWABDEH E TAHBOUD 2006 Em fun o das varia o e interdepend ncia dos sistemas produtivos a simula o proporciona a obten o de resultados dentro de sistemas din micos e complexos que n o podem ser obtidos usando outras t cnicas de an lises A simula o proporciona uma liberdade ilimitada aos planejadores dos sistemas para testar id ias diferentes em
59. esa dentro de um mercado onde a busca por melhores resultados uma atividade primordial Este trabalho demonstra os benef cios em utilizar um modelo de simula o de um sistema produtivo como suporte para a tomada de decis o em investimento As facilidades que a modelagem oferece ger ncia se tornam uma estrat gia fundamental para uma tomada de decis o correta O conhecimento da capacidade produtiva a identifica o dos postos gargalo a possibilidade em experimentar outras solu es outros layouts testar essas modifica es antes da implanta o no sistema real s o as vantagens que este trabalho pretende ilustrar A modelagem do sistema produtivo importante para a empresa pois evita a interrup o da produ o em fun o de uma nova modifica o Os investimentos realizados pontualmente e sem excessos s o fatores substanciais para a sobreviv ncia das empresas A utiliza o quase que total da capacidade produtiva de um sistema a quest o central Em vista destas necessidades este trabalho abre a oportunidade de uma nova abordagem sobre o processo de investimento Palavras chaves Simula o modelagem usinagem e c lula de manufatura Abstract The complexity involving the process of making decision in investing in the production for a determined demand since the choice of the means to the best period for its installation is basic for the maintenance of the competitiveness of a company within a market where the
60. for as competitivas ou a descoberta de posi es no setor em que 45 as for as sejam mais fracas Para isso fundamental o conhecimento da empresa e das causas das for as competitivas para o correto direcionamento s reas onde a empresa deve competir e deve evitar a competi o A empresa pode escolher uma estrat gia ofensiva com a inten o de alterar as causas da competi o Os investimentos em aumento de capacidade e produ o em larga escala afetam a entrada no mercado de novos competidores Como o equil brio de for as depende de fatores externos ele est parcialmente sob o controle da empresa 3 4 For as competitivas moldando a estrat gia Porter 1998 afirma que em um ambiente de concorr ncia perfeita dos economistas a luta para a conquista de uma posi o n o est sujeita a controles de qualquer esp cie e a entrada no setor muito f cil No longo prazo este conceito pode ser danoso para a sa de financeira de qualquer empresa mas quanto mais fracas forem as for as competitivas maior a oportunidade de um desempenho superior O objetivo estrat gico de qualquer empresa seria encontrar uma posi o de seguran a dentro de um mercado onde possa se defender das for as competitivas ou influenci las a seu favor O conhecimento das fontes b sicas de press o competitiva propicia o trabalho preliminar para a o da empresa Com este conhecimento poss vel detectar os pontos fracos e os fortes
61. gada da pe a no ponto de consumo nas linhas de montagem cliente forma um complexo sistema produtivo quando se tem v rios tipos diferentes de engrenagens com processos de fabrica o particulares e uma oscila o de produ o 17 ocasionada pela demanda que dificulta uma vis o de longo prazo para a ger ncia A compra de uma m quina espec fica para usinagem de engrenagem pode levar anos desde a consulta aos fabricantes elabora o do caderno de encargos com as caracter sticas t cnicas necess rias da m quina a ser entregue pelo fabricante constru o da m quina transporte at a aprova o da m quina para a produ o na f brica um processo lento e demorado Uma tomada de decis o incorreta ou tardia em um investimento na compra de uma m quina al m de causar um desperd cio para a empresa pode prejudicar a produ o em um futuro n o muito distante Al m do mais se torna necess rio garantir uma m xima utiliza o do parque fabril garantindo uma alta rentabilidade Torna se assim necess ria a utiliza o de um meio para a avalia o da produtividade de uma planta para garantir que os recursos estejam sendo utilizados em sua plena capacidade O estudo no qual poss veis modifica es no layout e no fluxo das pe as podem alterar significativamente o montante de produtos produzidos tamb m v lido pois elimina a hip tese da compra de novos equipamentos 1 4 Abrang ncia do estudo Este trabalho
62. h uma vantagem em produzir estas pe as usando c lulas de manufatura em compara o com um processo tradicional de disposi o de m quinas Quando as m quinas 21 s o agrupadas o termo c lula de manufatura usado para descrever esta organiza o de trabalho A fabrica o celular uma aplica o da tecnologia de grupo em que as m quinas similares ou os processos foram agregados em c lulas cada qual dedicado produ o de uma pe a ou de uma fam lia de pe as ou um grupo limitado de fam lias Segundo Groover 2003 os objetivos t picos em uma c lula de manufatura s o Reduzir o tempo de fabrica o com um menor tempo gasto na prepara o das m quinas para uma pe a diferente da atual com um tempo manual de fabrica o da pe a menor e com um tempo de espera reduzido Minimizar o estoque em processo Tamanhos de lotes menores e prazos de execu o mais curtos reduzem o investimento do capital em material Melhorar a qualidade Isto poss vel permitindo que cada c lula especialize se em produzir um n mero menor de pe as diferentes Isto reduz varia es do processo Simplificar o programa de produ o A similaridade entre as pe as dentro de uma fam lia reduz a complexidade do programa de produ o Ao inv s de um programa de produ o para pe as atrav s de uma sequ ncia operacional em um conjunto de m quinas com uma disposi o de produ o tradicional As pe as s o progr
63. hist rico sobre o uso da simula o Segundo Harrel Ghosh e Bowden 2004 a simula o come ou a ser usada em aplica es comerciais nos anos 60 Os modelos iniciais eram programados geralmente em FORTRAN e consistiam frequentemente em milhares de linhas de c digo N o era apenas trabalhoso construir um modelo mas um profundo desenvolvimento era exigido para que os modelos funcionassem corretamente Os modelos levavam frequentemente um ano ou mais para serem constru dos e alguma decis o equivocada sobre algum compromisso monet rio poderia ser tomada antes do t rmino da modelagem As simula es longas eram realizadas em computadores que possu am uma unidade central onde o tempo de utiliza o era car ssimo Os ciclos de desenvolvimento longos proibiam mudan as importantes uma vez que o modelo estava constru do Somente nas ultimas d cadas a simula o ganhou popularidade como uma ferramenta da tomada de decis o na fabrica o e nas ind strias de servi os Segundo Harrel Ghosh e Bowden 2004 para muitas companhias a simula o transformou se em uma pr tica normalizada quando uma facilidade nova est sendo planejada ou uma mudan a do processo est sendo avaliada O impulso na popularidade da simula o de computador pode ser atribu da a uma maior consci ncia e compreens o aumento substancial na tecnologia da simula o disponibilidade capacidade e facilidade de utiliza o do software de simula o mais me
64. horar sistemas de fabrica o HARRINGTON 1991 apud HARREL GHOSH e BOWDEN 2004 A simula o pode ser usada para planejar um sistema de produ o flex vel A finalidade de um sistema de produ o flex vel produzir uma grande variedade de pe as onde a programa o da produ o pode mudar completamente com grande frequ ncia Um sistema de produ o flex vel consiste em um programa complexo e uma rede integrada de sistemas de manipula o de material O sistema atribui diferentes pe as s diferentes m quinas e aloca recursos diferentes para obter a m xima efici ncia A compreens o do sistema pelos planejadores pode melhorar significativamente observando se atrav s da simula o que tipo de produtos s o selecionados e como os recursos s o alocados Al m disso com a observa o dos problemas podem se levantar as a es corretivas a serem tomadas quando a programa o ou a quantidade de pe as s o mudadas MEYERS e STEPHENS 2005 Harrel Ghosh e Bowden 2004 destacam o uso em uma escala menor da simula o como forma de oferecer uma base de treinamento em que um estagi rio da ger ncia recebe a oportunidade de praticar habilidades da tomada de decis o interagindo com o modelo durante a simula o Como um instrumento de apoio de decis o a simula o pode ser usada para ajudar a planejar e fazer melhorias em muitas reas de fabrica o e das ind strias de servi os Aplica es t picas da simula o inc
65. idade para o desenvolvimento de trabalhos como o estudo do processo produtivo da log stica da capacidade produtiva de um sistema e como suporte para uma tomada de decis o em investimento um software que possui uma interface com o sistema Windows e possui uma interface gr fica intuitiva e orientada ao objeto o que reduz em muito a necessidade de programa o LAW et al 1990 6 2 Modelo desenvolvido Com a modelagem do sistema atual foi poss vel realizar o estudo da capacidade produtiva do sistema de fabrica o de engrenagens identificar os postos gargalo compreender a movimenta o de pe as no setor e verificar a necessidade de m o de obra bem como validar o modelo desenvolvido 85 Fig 6 1 Layout atual do sistema de produ o de engrenagens Fonte Autor Para a simula o da produ o atrav s do software ProModel estipula se um tempo de simula o que pode ser de um m s uma semana ou um turno de produ o Neste trabalho o per odo de simula o escolhido de tr s turnos de produ o ou um dia inteiro que descontados os tempos de parada para o almo o jantar para os caf s da manh e da tarde para a limpeza das m quinas no final de cada turno chega se a uma carga de trabalho de 21 horas A produ o determinada para a simula o foi de 135 pe as de cada item por dia Com estas premissas obteve se as seguintes quantidades de pe as produzidas 86 Tabela 6 1 Total fabricad
66. identificar o efeito de volume e variedade medida que o volume aumenta a import ncia de tomar a decis o certa quanto ao fluxo aumenta medida que a variedade reduzida torna se crescentemente poss vel arranjar os recursos transformadores de acordo com as necessidades de processamento do produto ou servi o A variedade de diferentes configura es de um sat lite de comunica o ou as diferentes necessidades de clientes de uma biblioteca na realidade eliminam a possibilidade de um fluxo regular e previs vel A variedade modelada de uma f brica de televisores por outro lado representa barreiras leves ou inexistentes para a escolha de um layout projetado com base nas necessidades de processamento do produto Portanto aumentando se o volume aumenta a import ncia de se gerenciar bem os fluxos e reduzindo se a variedade aumenta a viabilidade de um layout baseado num fluxo evidente e regular A posi o do processo no cont nuo volume variedade influencia seu layout e consequentemente o fluxo dos recursos transformados 41 3 ESTRAT GIAS PARA A PRODU O 3 1 Introdu o Thompson Strickland e Gamble 2008 definem a estrat gia como sendo um plano de a o definido pela administra o da empresa para conduzir suas opera es A sua elabora o visa o crescimento da empresa ao criar um conjunto espec fico de a es para melhorar o atendimento ao cliente com produtos e ou servi os de qualidade Para Liker
67. ifica o da unidade de trabalho A programa o da pe a realizada com relativa facilidade em virtude dos recursos de inform ticas atuais Mudar a instala o fisica frequentemente o problema mais desafiador e sua solu o torna se mais dificil com o aumento da variedade das pe as ou dos produtos Dotar um sistema de fabrica o com flexibilidade aumenta sua complexidade Os dispositivos el tricos do sistema e ou o transportador para a manipula o do material devem ser projetados para compreender uma grande variedade de formas de pe as O n mero exigido de diferentes ferramentas aumenta A inspe o torna se complicada mais por causa da 49 variedade das pe as A log stica para o fornecimento do sistema com as quantidades correta de suplementos para a produ o precisa ser mais envolvida A organiza o e a coordena o do sistema torna se mais dif cil 50 4 SIMULA O DA PRODU O 41 Introdu o Para Meyers e Stephens 2005 os recentes avan os na rea computacional influenciaram a maioria das reas de neg cios e da ind stria O uso de computadores para planejar sistemas de produ o n o uma id ia nova Uma variedade de programas computacionais estiveram dispon veis por anos alguns programas mais velhos e mais tradicionais levaram ao desenvolvimento de programas mais avan ados e sa ram de cena O advento de computadores mais r pidos e mais poderosos e o desenvolvimento de programas mais acess
68. ige hoje uma perspectiva global Uma estrat gia global pode incluir a compra de pe as importadas ou servi os combatendo amea as dos concorrentes externos ou planejar maneiras de incorporar mercados fora dos limites nacionais tradicionais Embora seja necess rio defender se das amea as dos concorrentes globais as empresas devem igualmente procurar uma penetra o nos mercados estrangeiros Um caminho para que uma empresa abra mercados estrangeiros criar uma alian a estrat gica Uma alian a estrat gica um acordo com uma outra empresa para que se possa formar um 1 Esfor o colaborativo 2 Empreendimento misto 3 Licenciamento de tecnologia Um esfor o colaborativo surge frequentemente quando uma organiza o possui compet ncias distintas que outras necessitem mas s o pouco capazes ou incapazes de duplicar a oferta de produtos ou servi os Assim duas organiza es concordam em trabalhar junto ao benef cio m tuo de ambos Tais layouts s o comuns em relacionamentos de comprador fornecedor tais como as pe as fornecidas por um fabricante estrangeiro Em um empreendimento misto duas empresas concordam em produzir um produto ou um servi o em comum Esta aproxima o usada frequentemente por empresas para a conquista de mercados estrangeiros O licenciamento de tecnologia uma alian a estrat gica na qual a companhia licencia seus m todos da produ o ou do servi o a uma outra empresa 3 5 Flexibilidad
69. imento aspectos pol ticos e de lideran a Contexto externo S o os fatores pol ticos econ micos sociol gicos e tecnol gicos mais importantes e amplos no ambiente de neg cios 3 3 O processo de forma o de estrat gia de produ o Segundo Barnes 2002 uma empresa apresenta uma combina o nica de fatores que constituem o seu ambiente interno Fatores gerenciais organizacionais culturais e pol ticos influenciam o processo de forma o de estrat gia de produ o atrav s da interpreta o dos gerentes envolvidos individualmente ou coletivamente As descobertas oriundas desse processo s o os modelos descritivos de forma o estrat gica do processo produtivo De acordo com Barnes 2002 a forma o de estrat gia de produ o pode ser realizada por duas vias Uma via seria a da delibera o onde de acordo com a interpreta o da gerencia em rela o aos aspectos externos seriam desenvolvidos os objetivos da produ o e uma segunda via chamada por Barnes de emergente estariam outras decis es e a es da estrat gia de fabrica o que na pr tica s o os problemas de origem interna que os gerentes precisam resolver Todos os problemas acontecem dentro de um contexto interno particular da empresa Poter 1998 faz uma abordagem onde considera a estrutura do setor como ela e como nela se encaixam as for as e as fraquezas da empresa A estrat gia pode ser a constru o de defesas contra
70. inagem Opera es min 100 Tornear 1 Lado Desbaste 1 35 Tornear 2 Lado Desbaste 1 35 Transporte Brochar 0 30 Transporte Tornear 1 Lado Acabado 1 20 Tornear 2 Lado Acabado 1 20 Transporte Fresar dentado 2 00 Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 70 Transporte Furar 3 00 Transporte Escarear 0 40 Fonte Autor Tabela 5 4 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem G Tempos de Usinagem Opera es min 100 Tornear 1 Lado 2 20 Tornear 2 Lado 2 10 Transporte Fresar dentado 2 66 Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 71 Transporte Brochar 0 51 Transporte Furar 1 40 Escarear 0 40 Fonte Autor Tabela 5 5 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem B Tempos de Usinagem Opera es min 100 Tornear 1 Lado 1 60 Tornear 2 Lado 1 30 Transporte Fresar dentado 1 10 Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 70 Transporte Balancear 0 51 Fonte Autor Tabela 5 6 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem D Opera es Tempos de Usinagem min 100 Tornear 1 Lado Tornear 2 Lado 81 Transporte Fresar dentado 110 Rebarbar 0 10 Transporte Rascar 0 70 Transporte Furar 1 14 Transporte Balancear 0 50 Fonte Autor Tabela 5 7 Etapas e tempos de usinagem da engrenagem H Tempos de Usinagem
71. ito do processo de estrat gia ao incluir um amplo e diverso alcance de perspectivas Segundo Paiva Carvalho e Fensterseifer 2004 para a estrat gia de uma empresa existem tr s elementos fundamentais uma orienta o dominante um padr o de diversifica o e uma perspectiva de crescimento Estes s o elementos que orientam a defini o da estrat gia em tr s n veis existentes a estrat gia da corpora o a estrat gia de neg cios intimamente ligada com a obten o e a manuten o da vantagem competitiva e a estrat gia funcional relacionada com as diversas reas de neg cios da empresa O sucesso da empresa depende exclusivamente da inter rela o bem sucedida entres estes tr s n veis Barnes 2002 pondera que uma estrat gia realizada derivada de uma combina o das inten es dos gerentes com o resultado do andamento das decis es e a es tomadas em toda a organiza o Segundo Barnes 2002 a melhor forma de se pensar em estrat gia combinar todas as variadas decis es e a es dentro de uma organiza o que tenham um impacto no longo prazo Consequentemente o processo de estrat gia pode ser visto como um processo interativo complexo nos quais as pol ticas valores cultura organizacional e estilos de gerenciamento determinam ou restringem as decis es estrat gicas e as suas a es S o in meros os conceitos de opera es e literaturas de estrat gia corporativa que parecem ser essenciais para
72. lo tomam somente uma fra o pequena frequentemente menos de 5 do tempo do projeto de sistema total As economias da simula o s o realizadas identificando e eliminando os problemas e as incapacidades que iriam passar despercebidas at a execu o de sistema O custo reduzido igualmente removendo os fatores de seguran a excessivos que s o adicionados quando as proje es do desempenho s o incertas Identificando e eliminando investimentos de capital desnecess rios e descobrindo e corrigindo incapacidades do funcionamento n o raro para companhias relatar centenas de milhares de d lares nas economias em um nico projeto com o uso da simula o Harrel Ghosh e Bowden 2004 preveem que uma das dificuldades em desenvolver uma justificativa econ mica para a simula o o fato de que geralmente n o se sabe antecipadamente quanta economia ser realizada at que o sistema esteja sendo realmente usado mas muitas decis es incorretas podem ser tomadas na elabora o de um projeto Amarrar os benef cios da simula o aos objetivos gerencias da organiza o fornece a justifica o de seu uso 64 Uma empresa pode realizar uma pesquisa atrav s da simula o para mensurar uma melhoria ou modifica o do sistema Isto pode requerer um investimento e talvez a melhor sa da para uma justificativa embasada em n meros seja a utiliza o da simula o da produ o Segundo Harrel Ghosh e Bowden 2004 o conceito
73. luem o planejamento do fluxo do processo planejamento de capacidade redu o do tempo de ciclo planejamento da equipe de funcion rios e dos recursos prioriza o do trabalho an lise do gargalo melhoria da qualidade redu o dos custos redu o dos estoques an lise da produ o melhoria da produtividade an lise da disposi o balanceamento de linha otimiza o do tamanho de grupo programa de produ o programa dos recursos programa de manuten o e projeto do sistema de controle 4 3 Defini o de um modelo 54 Em seu livro Modelagem Empresarial Pidd 1998 chama a aten o para o fato de existir muitas defini es para a palavra modelo em geral e tamb m muitas defini es de modelo como o termo usado dentro das ci ncias administrativas Uma das primeiras defini es simplesmente diz que um modelo uma representa o da realidade ACKOFF e SASIENI 1968 apud PIDD 1998 Para Fishwick 1995 modelar abstrair da realidade uma descri o de um sistema din mico Ao criar um modelo s o definidos claramente as partes que o comp e Estas partes podem ser integrantes do sistema isto est o dentro dele ou podem afetar o sistema pela parte externa Segundo Pidd 1998 uma defini o simplista pode esconder um fato relevante sobre o motivo pelo qual o modelo est sendo constru do Como o modelo sempre ser uma simplifica o de algum sistema este modelo deve ter um uso pretendido Sendo
74. m ria no computador e velocidades de processamento redu o do tamanho dos computadores dos custos com software Planejadores e gerentes tendem a evitar qualquer tipo da solu o que pare a demasiadamente complicada Uma ferramenta para a solu o de um problema n o de muito uso se for mais complicada do que o problema que se pretende resolver Com as tabelas da introdu o de dados simples e o relat rio autom tico da sa da e a representa o gr fica a simula o est se tornando muito mais f cil de se usar e a relut ncia para us la est desaparecendo O uso preliminar da simula o continua a estar na rea da produ o Os sistemas de fabrica o que incluem sistemas de armazenamento e de distribui o tendem a terem definidos claramente os relacionamentos e os procedimentos formalizados que s o base da modelagem da simula o S o estes sistemas que se beneficiam ao tirar proveito do uso desta ferramenta de an lise em fun o de que os investimentos de capital s o t o elevados e 53 mudan as t o interruptoras do sistema de produ o As tend ncias recentes de padronizar e sistematizar os processos de outros setores tais como o processamento de ordem o faturamento e o apoio ao cliente est o impulsionando a aplica o da simula o nestas reas tamb m Observou se que 80 de todos os processos de neg cio s o repetitivos e podem tirar proveito das mesmas t cnicas da an lise usadas para mel
75. m S o Bernardo do Campo emprega 11 986 funcion rios dados de 2008 e possui um amplo parque fabril onde poss vel encontrar atividades manufatureiras como montagens e usinagens de produtos atividades relacionadas com o desenvolvimento de novos produtos e reas de suporte t cnico para toda a empresa que oferecem servi os de inform tica e de manuten o da sua infra estrutura Nesta planta em S o Bernardo do Campo o sistema para a produ o de engrenagens para motores possui um grande investimento tecnol gico em m quinas de usinagem equipamentos de medi o e ferramentas de desgaste O aparato fisico industrial para a fabrica o de engrenagens aliado ao conhecimento t cnico atrav s de uma m o de obra especializada e bem treinada essencial para satisfazer as necessidades de qualidade e pontualidade na entrega de produtos ao seu cliente final Atendendo a todos os requisitos necess rios de qualidade para a fabrica o de engrenagens a oportunidade em aumentar a quantidade produzida e incrementar a oferta de pe as aos mercados interno dentro do Brasil e externo pa ses onde haja demanda por estes produtos em geral real Com um aumento exponencial no volume de vendas de engrenagens podem surgir novas necessidades de atendimento A seguir ser descrito o processo de fabrica o destas engrenagens que o ponto de partida para o desenvolvimento do modelo de simula o que ser utilizado neste trabalho
76. mental executada geralmente em um computador para analisar o comportamento de todo um sistema no mundo real A simula o envolve a modelagem de um processo ou de um sistema onde o modelo produz a mesma resposta do sistema real aos eventos que ocorrem nele durante um per odo dado de tempo A simula o pode ser usada para prever o comportamento de um sistema complexo de fabrica o ou de servi o atrav s dos movimentos e da intera o dos componentes do sistema O programa de simula o gera relat rios e estat sticas detalhadas que descrevem o comportamento do sistema sob estudo Baseado nestes relat rios as disposi es f sicas a sele o do equipamento os procedimentos de funcionamento os recursos alocados e a sua utiliza o o estoque e outras caracter sticas do sistema importantes podem ser avaliados 56 Krajewski e Ritzman 1996 definem a simula o como sendo o ato de reproduzir o ambiente de um sistema utilizando um modelo que represente as opera es deste sistema Com um modelo desenvolvido atrav s de uma an lise pode se manipular certas vari veis para medir os efeitos destas mudan as nas caracter sticas das opera es de interesse A simula o atrav s de um modelo n o apresentaria o que deveria ser feito a respeito de um problema Ao inv s disto ele poderia ser usado para o estudo de solu es alternativas para o problema As alternativas s o sistematicamente usadas no modelo e as altera es
77. n o de controlar a qualidade detectar e possibilitar a rejei o da unidade de trabalho produzida pelo sistema Opera es de gerenciamento Gerenciar todas as opera es do sistema de produ o diretamente por um computador supervisor ou indiretamente preparando todas as informa es necess rias para uma tomada de decis o pessoal As m quinas semiautom ticas utilizadas no sistema de produ o onde o estudo foi realizado s o tornos fresadoras de dentado rebarbadoras furadeiras e rascadoras As m quinas manuais s o a brochadeira e a balanceadora Ser o descritas a seguir as principais fun es de cada m quina em uma usinagem de engrenagens 73 5 2 3 1 Tornos S o m quinas utilizadas para a usinagem de pe as cil ndricas Os tornos utilizados na produ o de engrenagens s o de comando num rico computadorizado e usinam as pe as em duas etapas o primeiro e o segundo lado Os tornos s o utilizados apenas para preparar a engrenagem para as opera es posteriores removendo o metal das superficies As imperfei es das pe as s o corrigidas e as medidas de di metro externo e de di metro interno s o controladas Na opera o de usinagem o operador coloca a pe a em um equipamento denominado placa de fixa o Com o acionamento de um pedal a placa que funciona hidraulicamente prende a pe a para a usinagem O operador aciona o ciclo autom tico da maquina que obedecendo a um programa computacion
78. nais que devem ser esclarecidos no projeto da c lula incluem e Quantidade de trabalho a ser realizado na c lula Isto inclui o n mero de pe as por ano e o tempo de processamento por pe a em cada esta o Estes fatores determinam a carga de trabalho que deve ser realizada pela c lula e consequentemente o n mero de m quinas que deyem ser incluidas assim como custos de opera o totais da c lula e o investimento que podem ser justificados Tamanho da pe a forma peso e outros atributos fisicos Estes fatores determinam o tamanho e o tipo de equipamento de manipula o de material e de processamento que deve ser usado 35 2 6 4 Layout por processos ou funcional De acordo com Martins e Laugeni 1998 em um layout por processo ou funcional Figura 2 8 todos os processos e os equipamentos do mesmo tipo s o desenvolvidos na mesma rea e tamb m opera es ou montagens semelhantes s o agrupadas na mesma rea O material se desloca buscando os diferentes processos e as principais caracteristicas s o e Flex vel para atender as mudan as de mercado e Atende a produtos diversificados em quantidades vari veis ao longo do tempo e Apresenta um fluxo longo dentro da f brica e Adequado produ es diversificadas em pequenas e m dias quantidades e Possibilita uma relativa satisfa o no trabalho Tomo rev lver TE Plainas P Saida do produto acabado Entrada do Retifica R Furadeiras
79. namento suave levando a insatisfa o do cliente ou a perdas na produ o Se o layout est errado pode levar a padr es de fluxo excessivamente longos ou confusos estoque de materiais filas de clientes formando se ao longo da opera o inconveni ncias para os clientes tempos de processamento desnecessariamente longos opera es inflex veis fluxos imprevis veis e altos custos A cria o de um novo layout pode ser cara e frequentemente interrompe todo o processo produtivo em fun o disto muitos gerentes preferem uma eventual inefici ncia do layout existente reconfigura o de todo o sistema produtivo que pode rapidamente se tornar obsoleto com a entrada de um novo produto BENJAAFAR HERAGU IRANI 2002 O layout deve ser flex vel em termos de maximizar os benef cios em uma organiza o quando futuras mudan as no produto processo e necessidade de expans o da produ o forem realizadas GOPALAKRISHNAN WENG GUPTA 2003 2 6 2 Tipos de layout Segundo Martins e Laugeni 1998 os principais tipos de layout s o e Layout celular e Layout por processo ou funcional e Layout em linha e Layout por posi o fixa e Layout combinado 2 6 3 Layout Celular Conforme Martins e Laugeni 1998 a c lula de manufatura consiste em arranjar em um s local m quinas diferentes que possam fabricar o produto inteiro Figura 2 7 O material se desloca dentro da c lula buscando os processos necess rios suas c
80. necess rio nas atividades como o carregamento e descarregamento das pe as do sistema das ferramentas em utiliza o para gerenciar ou controlar os programas de computador manuten o e pessoal de reparo e tarefas indiretas similares Em sistemas automatizados a distin o entre trabalho direto e indireto n o sempre preciso 5 2 3 M quinas Groover 2003 classifica as m quinas como manuais semiautom ticas e autom ticas As m quinas autom ticas s o totalmente operadas ou supervisionadas por um operador A m quina oferece ao operador o controle total de todas as suas fun es M quinas convencionais como tornos fresadoras etc s o classificadas como manuais As m quinas semiautom ticas tem o seu ciclo de trabalho controlado a maior parte do tempo por um programa computacional e um operador para reiniciar o programa assim que o ciclo de usinagem autom tico termina Estas m quinas requerem um operador que retire a pe a usinada e a substitua por uma outra pe a a ser usinada reiniciando o ciclo autom tico Um exemplo desta categoria de m quina o torno CNC controle numericamente computadorizado J o que distingue uma m quina autom tica de uma semiautom tica a possibilidade de opera o por per odos extensos de tempo sem a a o humana A m quina n o necessita de um operador constantemente para reiniciar cada ciclo de trabalho Um exemplo disto s o as m quinas injetoras que obedecem a um ciclo
81. nstala o e manuten o Na usinagem de engrenagem composta por m quinas de menor porte a necessidade de aumento da produ o em decorr ncia de uma varia o da demanda pode ser realizada por melhorias no processo produtivo atrav s da implanta o de pequenas melhorias ou na compra de uma nova m quina com um custo relativamente mais baixo Slack 1993 salienta que a tecnologia do processo de fabrica o de um produto determinada pela quantidade de itens para a fabrica o e pelo volume total de produ o de cada um originando se assim um perfil de cada produto Na empresa de fabrica o de engrenagens onde o estudo foi elaborado cada engrenagem possui um fluxo produtivo e uma quantidade de pe as para atender demanda distinta de cada cliente 3 2 Complexidade na Forma o de Estrat gias de produ o Segundo Skinner 1969 somente atrav s da forma o de estrat gias de produ o que os fabricantes podem atingir seus objetivos nos neg cios a estrat gia de produ o deve estar intimamente ligada estrat gia corporativa criando assim os objetivos da produ o A estrat gia de produ o pode ser considerada como todas as a es e decis es a respeito do gerenciamento de opera es de fabrica o A estrat gia corporativa por outro lado envolve os aspectos relacionados ao gerenciamento de uma empresa no longo prazo Mintzberg e 43 Lampel 1999 ampliaram a id ia sobre o que se diz a respe
82. ntre a capacidade produtiva com a flutua o de demanda 4 Buscar a minimiza o da necessidade de compra de novos equipamentos para o aumento da capacidade de produ o 1 2 Perguntas a serem respondidas Em fun o da preocupa o em se atender a varia o da demanda e de se fazer o uso m ximo dos equipamentos de um parque fabril eliminando se a ociosidade torna se necess rio um planejamento eficiente da produ o para respostas r pidas e assertivas Com esse prop sito foi desenvolvido este trabalho para auxiliar e demonstrar um caminho para a solu o de tais problemas na empresa onde o estudo foi elaborado Basicamente s o tr s perguntas a serem respondidas 1 Um estudo mais adequado de layout pode eliminar a necessidade de investimentos em novos equipamentos 2 A simula o possui flexibilidade agilidade confiabilidade e facilidade de uso para as tomadas de decis o em estudo 3 A simula o fornece par metros que permitem uma an lise que leva a melhor utiliza o dos recursos de produ o eliminando em algumas situa es a necessidade de investimentos em novos equipamentos 1 3 Justificativa Um processo de fabrica o de engrenagens composto por m quinas operatrizes mais todo o processo log stico de transporte e abastecimento de pe as onde abastecer quando realizar o abastecimento de pe as na m quina qual a pr xima pe a a ser fabricada quanto produzir at finalmente a che
83. o de pe as atrav s do layout atual Fonte Autor O resultado de 135 pe as fabricadas repetiu se em todos os itens com exce o do item E onde foi poss vel a produ o de apenas 112 pe as O tempo m dio gasto pela pe a dentro do sistema chamado de Lead Time maior para a engrenagem E 884 2 min e o tempo m dio gasto pela pe a em opera o relativamente alto para os itens E e TP respectivamente 66 4 min e 68 5 min O maior tempo de bloqueio dentro do sistema tamb m pertence ao item E 817 min tempo este gasto pela engrenagem que fica impossibilitada de ser fabricada na pr xima etapa de usinagem em fun o de haver uma outra pe a em fabrica o que a bloqueia sem permitir a continuidade do processo produtivo As engrenagens E e TP s o de caracter sticas geom tricas maiores que as demais em fun o desta caracter stica necessitam de um maior tempo de torneamento As duas engrenagens em fun o de possu rem caracter sticas geom tricas semelhantes s o fabricadas nos mesmos tornos verticais N 19666 e 19667 87 Tabela 6 2 Percentual de utiliza o das m quinas Denomina o da M quina Opera o oser romo venia 009 Gr frurderade Couma 86 Seemed ros Fonte Autor Com os dados da tabela 6 2 poss vel verificar o grau de opera o de cada m quina e analisar os poss veis gargalos poss vel verific
84. o de tornos uma de fresadoras uma de furadeiras uma de retificadoras e assim por diante Para a m quina fazer uma parte da pe a esta deve ser transportada entre as se es onde talvez tenha que visitar a mesma se o diversas vezes 25 Dril Man Mill Man h Mill Stan Mill Mill Man Man e Essa Man SO Grund Grma prae oa mo ro x E D i Asb Asb Ashy Grand Grnd Shipping and Asby Asby Y as receiving guie E ap Man Man g I Fig 2 3 Layout de uma planta produtiva Turn Torneamento Mill Fresamento DrlP Fura o Grnd Retifica Asby Assembly Man Opera es manuais As setas indicam o fluxo de material pela planta A linha tracejada indica a separa o das m quinas dentro do departamento Tum Man Fonte Adaptado de Groover 2003 p 423 Para Groover 2003 isto conduz a uma quantidade significativa de manipula o de material grande estoque em processo muitas prepara es de m quinas tempos de produ o longos e custos elevados A figura 2 4 mostra uma planta de produ o com capacidade equivalente mas as m quinas s o dispostas em c lulas Cada c lula organizada para a produ o de uma fam lia de pe as em particular Com isso poss vel conquistar vantagens na redu o do tempo gasto na prepara o de m quinas para pe as diferentes poucas prepara es em alguns casos nenhuma prepara o
85. oque e manuten o Informa es sobre recebimento expedi o estocagem de mat rias primas e produtos acabados e transportes As etapas necess rias para a elabora o do layout s o Determinar a quantidade a produzir Planejar o todo e depois as partes Planejar o ideal e depois o pr tico Seguir a sequ ncia local layout global layout detalhado implantar e reformular sempre que necess rio at onde for poss vel Calcular o n mero de m quinas Selecionar o tipo de layout e elaborar o layout considerando o processo e as m quinas Planejar o edif cio Desenvolver instrumentos que permitam a clara visualiza o do layout Utilizar a experi ncia de todos Verificar o layout e avaliar a solu o Vender o layout Implantar Em geral existe uma grande rela o entre a quantidade de material transportado e a proximidade dos departamentos onde as atividades s o realizadas Quanto maior for a quantidade de material a ser movimentado menor ser a dist ncia entre as esta es de trabalho DJASSEMI 2007 Conforme Slack 1997 no projeto de um layout h algumas raz es pr ticas pelas quais as decis es que o envolvem s o importantes na maioria dos tipos de produ o Projetar um layout frequentemente uma atividade dif cil e de longa dura o devido s dimens es f sicas dos recursos de transforma o movidos 32 Modificar este layout posteriormente pode interromper seu funcio
86. os para esta fun o que n o possibilitam o contato entre os dentes das engrenagens Durante o transporte a colis o entre as engrenagens podem ocasionar marca es na superficie do dentado inutilizando as Os meios de transporte utilizados possuem ganchos onde as pe as s o colocadas distantes umas das outras impedindo o contato entre si A movimenta o destes meios pela usinagem realizada pelo operador que controla a produ o nas m quinas 78 Fig 5 4 Foto de dois meios de transporte de engrenagens Fonte Autor 5 3 Descri o do sistema de produ o de engrenagens O sistema de produ o de engrenagens da empresa em estudo composta por m quinas operatrizes e fornos de tratamento t rmico As pe as em fabrica o s o transportadas em meios adequados para esta fun o e n o poss vel a fabrica o completa de um item sem a execu o das opera es em todas as etapas de produ o Tamb m n o poss vel a invers o da sequ ncia de opera es para determinado produto Assim podemos classificar esta manufatura como um Flow Shop As dimens es das engrenagens fabricadas obedecem a um desenho desenvolvido pela engenharia de produto respons vel pelas an lises de desgaste e resist ncia mec nica A cada etapa do processo produtivo o operador avalia as dimens es da engrenagem atrav s de um plano de processo que estipula a frequ ncia de medi o e as toler ncias m ximas e m nimas exigidas pelo
87. problemas atrav s da simula o de novos cen rios A simula o fornece par metros que permitem uma an lise que leva a uma melhor utiliza o dos recursos de produ o eliminando em algumas situa es a necessidade de investimento em novos equipamentos Esta ferramenta proporciona ganhos empresa com decis es corretas em investimentos e aumenta substancialmente os ganhos de produtividade atrav s da elabora o de um layout eficaz 102 REFER NCIAS ACKOFF R L e SASIENI M W Fundamental of operations research New York John Wiley 1968 ANJOS M F VANNELLI A A New Mathematical Programming Framework for Facility Layout Design Informs Journal of Computing v 18 n 1 p 111 118 2006 ASKIN R G Modeling and analysis of manufacturing systems New York Jonh Wiley amp Sons Inc 1993 BARNES D As complexidades do processo de forma o de estrat gias de fabrica o na pr tica Reino Unido 2002 22 10 9 ABI Informe Global BENJAAFAR S Modeling and Analysis of Congestion in the Design of Facility Layouts Management Science ABI INFORM v 48 n 5 p 679 704 2002 BENJAAFAR S HERAGU S S IRANI S A Next Generation Factory Layouts Research Challenges and Recent Progress Interfaces ABI INFORM v 32 n 6 p 58 76 2002 BRYMAN A Social research methods 3ed Oxford 2008 CHIEN Te King An Empirical Study of Facility Layout Using a Modified SLP Procedure Journal of Man
88. que produzem os efeitos mais significativos s o armazenadas Ap s o teste de todas as alternativas a melhor selecionada Meyers e Stephens 2005 apresentam duas caracter sticas importantes a respeito da simula o por meio de um modelo A simula o din mica o comportamento do modelo acompanhado atrav s do tempo simulado O estado de um modelo est tico n o muda em fun o do tempo Ao analisar um evento est tico as respostas de sa da do modelo n o seriam afetadas pelo tempo Entretanto ao simular a utiliza o ou a avaria de uma m quina ou a acumula o de estoque em processo em uma esta o de trabalho estes fen menos n o seriam est ticos por natureza A utiliza o do equipamento a manipula o e transporte do material e a intera o entre as v rias atividades em uma c lula de fabrica o por exemplo s o din micos por natureza e a sa da de tais modelos em fun o do tempo Em segundo a simula o um modelo estoc stico Se por exemplo o tempo m dio de falha para um equipamento de 1 000 horas n o significa que o equipamento falhar necessariamente uma vez a cada 1 000 horas Tal expectativa criaria um modelo determin stico No mundo real entretanto a avaria segue uma distribui o estat stica particular isto exponencial Weibull e assim por diante Um modelo de simula o permite estas avarias ou outras ocorr ncias aleat rias 4 5 Outras vantagens na utiliza o de
89. renagens Os fluxogramas da figura 5 5 apresentam as etapas de fabrica o de todas as engrenagens em estudo neste trabalho No 1 fluxograma s o identificados os processos de usinagem que comp e o sistema de produ o das engrenagens A HI e E Estas engrenagens apesar de possu rem caracter sticas geom tricas diferenciadas entre si possuem um processo de usinagem equivalente 1 Fluxograma das engrenagens A H le E eba dentado dentado lde entrega ebar ent 3 Fluxograma das engrenagem D pe as brutas gt 4 Lado 2 Lado 4 Fluxograma da engrenagem G o ERAF pe as brutas 4 Lado 2 Lado dentado 5 Fluxograma da engrenagem F xarifado A R pe as brutas 1 Lado 2 Lado Brochar 1 Lado 2 Lado Fresar Rebarbar Desbaste esbaste Acabamento Acabamento y Transporte manual 1 pe a por viagem Pale estes Transporte com carrinho 200 pe as por viagem de entrega vt Escarear Furar Ada Fig 5 5 Fluxograma da produ o de engrenagens dentado Fonte Autor No 2 fluxograma fica claro que as engrenagens B e C em fun o de necessitarem de um balanceamento de massa possuem uma etapa a mais de processamento que as engrenagens do 1 fluxograma A engrenagem D do 3 fluxograma necessita ainda de um furo que realizado antes da opera o de balancear 106 A engrenagem G do 4 fluxograma com a
90. s vel a opera o de v rias m quinas simultaneamente e no 1 e 2 cen rio os operadores log sticos encarregados de transportar as pe as entre os postos de usinagem aumentam substancialmente a necessidade de uma quantidade maior de operadores 48 no total em 3 turnos de produ o ao inv s de 27 operadores do layout celular As somat rias de todos os tempos gastos em movimenta o de todas as engrenagens validam esta afirma o No 1 e no 2 cen rio o tempo gasto em movimenta o respectivamente de 16 8 min e 17 7 min No layout celular onde as dist ncias foram reduzidas ao m ximo tem se 10 6 min e no layout em linha 20 6 min A necessidade total de m quinas nos layouts tamb m menor para os cen rios 3 e 4 em decorr ncia de uma melhor utiliza o da capacidade produtiva dos tornos Nestes dois cen rios foi poss vel a retirada de dois tomos verticais e suas esteiras de alimenta o autom tica e de mais um torno horizontal Esta redu o de estoque n o reduziu a capacidade produtiva do sistema produtivo pois no layout celular foi poss vel manter o mesmo volume de produ o Em fun o dos pontos avaliados conclui se que para o sistema produtivo estudado o layout celular apresenta os melhores resultados Esta avalia o quantitativa demonstra o 99 melhor caminho para o atendimento de uma determinada demanda de produ o A varia o da demanda de produ o requer novos estudos atr
91. s custos acumulativos do sistema com e sem simula o Elementos de um sistema Engrenagens fabricadas no processo produtivo Foto de dois tornos horizontais Foto de dois tornos verticais Foto de dois meios de transporte de engrenagens Fluxograma da produ o de engrenagens Layout do sistema atual de produ o de engrenagens Layout do sistema de produ o com quatro c lulas de manufatura Layout do sistema de produ o com quatro linhas de produ o Tabela 5 1 Tabela 5 2 Tabela 5 3 Tabela 5 4 Tabela 5 5 Tabela 5 6 Tabela 5 7 Tabela 5 8 Tabela 5 9 Tabela 6 1 Tabela 6 2 Tabela 6 3 Lista de Tabelas Etapas e tempos de usinagem da engrenagem A Etapas e tempos de usinagem da engrenagem C Etapas e tempos de usinagem da engrenagem F Etapas e tempos de usinagem da engrenagem G Etapas e tempos de usinagem da engrenagem B Etapas e tempos de usinagem da engrenagem D Etapas e tempos de usinagem da engrenagem H Etapas e tempos de usinagem da engrenagem I Etapas e tempos de usinagem da engrenagem E Total fabricado de pe as atrav s do layout atual Percentual de utiliza o das m quinas Total fabricado de pe as atrav s do layout atual com a adapta o dos tornos 19002 e 19008 para a fabrica o da engrenagem E Tabela 6 4 Tabela 6 5 Tabela 6 6 Tabela 6 7 Tabela 6 8 Tabela 6 9 Tabela 6 10 Percentual de utiliza o das m quinas Rela o
92. s opera es de brochar o rasgo de chaveta furar e escarear possui um processo de usinagem exclusivo bem como a engrenagem F do 5 fluxograma que necessita de uma usinagem de um dentado interno feito atrav s da opera o de brochar Para evitar varia es de usinagem a engrenagem F torneada antes e ap s a opera o de brochar Em todas estas etapas de usinagem o operador avalia se as dimens es das pe as est o rigorosamente dentro dos padr es dimensionais exigidos em desenho Para uma maior facilidade os planos de processos que contem as informa es dimensionais a frequ ncia e os meios corretos para medir cada pe a s o alocados em todas as maquinas do setor para consulta As engrenagens s o transportadas manualmente quando a dist ncia a ser percorrida se resume a apenas alguns passos Em dist ncias maiores utilizam se carrinhos com capacidade de transportar aproximadamente 200 pe as Nos fluxogramas da fig 5 5 as linhas continuas apresentam o transporte manual e as linhas pontilhadas o transporte de pe as com carrinhos pois a dist ncia entre os pontos de partida e de chegada n o permitem o transporte manual
93. s poss veis alternativas de aumento da capacidade de produ o quando h necessidade de atender a uma nova demanda de produ o Para tanto o modelo de simula o desenvolvido neste trabalho ser aplicado na produ o de engrenagens para motores a diesel em uma ind stria automobil stica cujo nome ser mantido sob sigilo A utiliza o de um modelo para a simula o da produ o se faz necess rio em fun o da necessidade de verifica o da capacidade produtiva das m quinas e para a verifica o do tempo gasto com movimenta o e transporte de pe as Atrav s de uma an lise minuciosa dos resultados poss vel verificar onde ocorrem as perdas de produ o em decorr ncia de ac mulo excessivo de pe as do excesso de movimenta o superprodu o opera es em geral que n o agregam valor ao produto e encarecem e dificultam o processo de produ o alem de obscurecer a real necessidade do sistema por novas m quinas 1 1 Objetivos Os objetivos deste trabalho s o 1 Demonstrar como a utiliza o de um modelo de simula o de produ o pode auxiliar a ger ncia na tomada de decis o entre as poss veis alternativas de aumento da capacidade de produ o quando h necessidade de atender a uma nova demanda de produ o 2 Verificar a possibilidade de aumento da capacidade produtiva de um sistema de manufatura atrav s da melhoria do layout 3 Ter uma ferramenta gil que 16 permita uma r pida adapta o e
94. s quando problemas de ordem humana afetam o desempenho da produ o HARREL GHOSH e BOWDEN 2004 Os processos devem ser bem definidos e repetitivos e seguir uma sequ ncia l gica obedecendo a regras definidas mas isto n o significa que n o pode haver nenhuma incerteza 61 no sistema Se um comportamento aleat rio pode ser descrito usando express es e distribui es da probabilidade podem ser simulados HARREL GHOSH e BOWDEN 2004 O uso da simula o pode facilitar a compreens o para distribui es de probabilidade n o normais tais como a exponencial a Poisson ou a binomial Ao contr rio da opini o ou dos desejos populares nem todos os fen menos em uma manufatura geralmente tem uma distribui o de probabilidade normal Em fun o disto a maioria dos programas de simula o s o capazes de analisar os dados preliminares para determinar a distribui o de probabilidade mais apropriada para uma situa o dada uma situa o mais exata pode ser desenvolvida para tais processos estoc sticos As rela es de utiliza o de m quina as exig ncias de espa o o controle de estoque os sistemas de manipula o de material e as capacidades das c lulas de manufatura podem ser avaliados na realidade virtual antes da execu o MEYERS E STEPHENS 2005 Somente quando n o for poss vel fazer suposi es razo veis de como um sistema opera porque nenhuma informa o est dispon vel ou o comportamento totalmen
95. se limita a analisar o aumento da capacidade de produ o atrav s de mudan as no layout N o s o analisadas as possibilidades de compra de novos equipamentos mudan as de tecnologia de manufatura automa o e dimensionamento de m o de obra 1 5 Metodologia Os trabalhos cient ficos requerem uma abordagem sist mica Dependendo do tipo de estudo existem m todos espec ficos com enfoque qualitativo ou quantitativo BRYMAN 2008 Tendo como refer ncias os objetivos e as perguntas que se quer responder o m todo de pesquisa mais adequado a ser usado neste trabalho o quantitativo 18 1 6 Organiza o do restante do estudo O cap tulo 2 produ o e tecnologia da manufatura apresenta a revis o bibliogr fica onde s o abordados os fundamentos te ricos sobre a manufatura e a tecnologia envolvida na produ o quais os principais tipos de layouts existentes e as suas vantagens e desvantagens O cap tulo 3 estrat gias para a produ o apresenta a revis o bibliogr fica sobre as estrat gias de produ o existentes a complexidade e as etapas do processo para a sua forma o O cap tulo 4 simula o da produ o apresenta uma revis o bibliogr fica acerca das caracter sticas de um modelo de simula o de produ o quais s o as suas vantagens e como as informa es obtidas podem auxiliar a ger ncia as principais t cnicas utilizadas e como uma modelagem pode auxiliar os gestores em uma tomada de de
96. similaridades de pe as podem ser distintas 1 atributos do projeto que s o estados relacionados com as caracter sticas da pe as tais como a geometria o tamanho e o material 2 atributos de fabrica o que consideram a sequ ncia das etapas de processamento exigidas 27 para fazer uma pe a Os sistemas de classifica o e de codifica o s o planejados para incluir os atributos de projeto e os atributos da fabrica o da pe a As raz es para usar um c digo incluem e Revis o dos projetos existentes Um projetista lidando com a tarefa de desenvolver uma pe a nova pode realizar uma revis o dos projetos j existentes para verificar se uma pe a similar j existe Uma mudan a simples em uma pe a existente tomaria muito menos tempo do que projetar uma pe a nova inteira e Planejamento automatizado do processo O c digo da pe a para uma pe a nova pode ser usado para procurar por processos para pe as existentes com c digos id nticos ou similares e Projeto da c lula de manufatura Os c digos da pe a podem ser usados para projetar as c lulas de m quinas capazes de produzir todas as pe as de uma fam lia particular Um n mero de sistemas de classifica o e de codifica o s o descritos na literatura e h um n mero de pacotes dispon veis no com rcio de codifica o Entretanto nenhum dos sistemas foi adotado universalmente Uma das raz es para isto que um sistema da classifica o e de co
97. sma c lula a engrenagem E e a engrenagem I que possuem caracter sticas geom tricas semelhantes Assim a engrenagem E ir compor a 2 fam lia As engrenagens G e F da 2 fam lia receber o aux lio de uma quarta c lula de usinagem para as opera es de furar escarear brochar e 92 tornear em desbaste Um posto de balanceamento de engrenagens preciso para opera es de balancear as pe as Com este agrupamento de pe as em fun o de suas caracter sticas de processo poss vel agrupar as m quinas de usinagem em c lulas de produ o Com isto se faz necess rio a constru o de um modelo com um layout celular que pode ser visto a seguir 6 2 3 Utiliza o de um layout celular para a produ o de engrenagens Com a modelagem do sistema produtivo permitido o estudo de outros layouts isso em um curto espa o de tempo Este estudo necess rio quando se est longe do sistema ideal sem perdas em movimenta o de pe as transporte ou em excesso de estoque e alto lead time Com a simula o permitida uma varia o da demanda de produ o e a posterior an lise para uma avalia o dos problemas recorrentes para o atendimento do aumento da produ o Tendo em vista as vantagens competitivas que uma c lula de manufatura oferece ao sistema produtivo conforme a literatua interessante simular este mesmo sistema produtivo considerando se um layout celular Foram constr
98. t ncia do fluxo para uma opera o depender de suas caracter sticas de volume e variedade Quando o volume baixo e a variedade relativamente alta o fluxo n o uma quest o central Por exemplo em opera es de manufatura de sat lites de comunica o a maior probabilidade que um layout posicional seja utilizado porque cada produto diferente dos outros e porque produtos fluem atrav s da opera o muito pouco frequentemente Sob estas condi es simplesmente n o vale a pena arranjar os recursos de forma a minimizar o fluxo atrav s da opera o Com volumes maiores e variedade menores o fluxo dos recursos transformados torna se uma quest o mais importante que deve ser tratada pela decis o referente a layout Se a variedade ainda alta entretanto um layout definido completamente por fluxo torna se dif cil porque produtos ou clientes ter o diferentes padr es de fluxo Quando a variedade de produtos e servi os se reduz de forma que um grupo de clientes com necessidades similares possa ser identificado mas a variedade ainda n o pequena um layout celular torna se mais adequado Quando a variedade de produtos e 40 servi os relativamente pequena o fluxo de materiais informa es ou clientes pode ser regularizado e um layout f sico por produto pode tornar se mais adequado como no caso de uma montadora de ve culos Examinando os exemplos dos diferentes tipos b sicos de layout pode se
99. te err tico essa simula o ou alguma outra ferramenta de an lise para essa mat ria se torna in til As atividades e os eventos devem ser interdependentes e vari veis Um sistema que possui muitas atividades mas que elas nunca interferem umas nas outras pode ser caracterizado como determin stico e ent o o uso da simula o pode ser desnecess ria HARREL GHOSH e BOWDEN 2004 A principal desvantagem da simula o que o desenvolvimento de alguns modelos muito complexos pode ser completamente caro e demorado Certamente um modelo de planejamento corporativo ou uma grande usina com todos seus componentes atividades e servi os podem realmente levar anos para uma conclus o final Um analista pode consequentemente estabelecer uma estimativa r pida e imperfeita que possa n o refletir todos os fatos essenciais Uma outra desvantagem que as simula es n o geram solu es timas aos problemas e geram resultados baseados somente no modelo apresentado para a an lise ent o de responsabilidade do planejador estudar atrav s da simula o v rias formas de solu o a fim de encontrar a melhor alternativa MEYERS E STEPHENS 2005 Algumas vezes o impacto de uma tomada de decis o insignificante e n o se faz necess ria utiliza o da simula o para realizar tal experimento a simula o demanda tempo e dinheiro e n o garante o retorno do capital investido HARREL GHOSH e BOWDEN 2004 62 4 8 Como
100. tindo que este representa certamente o sistema que se pretende representar Experimenta o e investiga o do sistema atrav s da manipula o Compreender como as v rias mudan as podem afetar a sa da do processo Adicionar ou suprimir recursos ou usar um tipo diferente de recurso afetar o resultado do processo Estas modifica es e seu impacto a longo prazo podem ser estudados 63 o An lise e interpreta o dos resultados 4 9 A economia sugerida na utiliza o da simula o como ferramenta de apoio produ o Harrel Ghosh e Bowden 2004 avaliam que o custo sempre um ponto importante quando utilizado qualquer ferramenta de software e a simula o n o nenhuma exce o A simula o n o deve ser usada se o custo excede os benef cios previstos Isto significa que os custos e os benef cios devem ser cuidadosamente avaliados O uso da simula o frequentemente descartada em fun o da falha em reconhecer os benef cios e as economias potenciais que pode produzir Muita da relut ncia em usar a simula o prov m da no o equivocada que a simula o cara e muito demorada Os custos podem ser recuperados ap s os primeiros projetos Na cria o de um modelo a fase que mais demanda tempo aquela onde ocorre a transposi o para o mundo virtual das caracter sticas reais do sistema Com as ferramentas de simula o avan adas que est o agora dispon veis o desenvolvimento do mode
101. tual de layout da planta e de outras concep es de layouts estudados como o layout em linha e com o balanceamento dos tornos no sistema atual Atrav s do layout celular verificou se a possibilidade de um aumento no volume de produ o com uma quantidade de recursos m quinas e operadores menor que a atual assim a efic cia da t cnica em maximizar os ganhos de produtividade real poss vel afirmar que um estudo mais adequado de um determinado layout pode eliminar a necessidade de investimentos em novos equipamentos Os testes de novos layouts usando a simula o em um tempo relativamente curto abre a oportunidade para a ger ncia de conhecer um eventual excesso de recursos e uma subutiliza o destes antes da tomada de decis o em investir em uma planta A flexibilidade para o estudo de novos cen rios e a confiabilidade que estes resultados conferem possibilitam uma maior agilidade e criam uma maior facilidade para a ger ncia quando h necessidade de aumentar a produ o em fun o de uma maior demanda Com a utiliza o desta t cnica poss vel precisar a necessidade de novos equipamentos de uma forma pontual em fun o de um aumento no volume de produ o 101 Com a simula o obt m se resultados quantitativos para os problemas de ociosidade e de falta de capacidade para a produ o de determinado item Com estes resultados se torna poss vel a verifica o de novas propostas que atenuem estes
102. turing Applications Part 2 Industrial Engineering Jul 1990 22 7 ABI INFORM Global pg 18 LEUNG J A New Graph Theoretic Heuristic for Facility Layout Management Science ABI INFORM v 38 n 4 p 594 605 1992 LIKER J K O modelo Toyota S o Paulo Bookman 2005 MAGABLEH G M A Dynamic Replenishment System for Integrating Supply Chain functions Maritime Economics amp Logistics 2007 MARTINS P G LAUGENI F P Administra o da produ o S o Paulo Saraiva 1998 MEYERS F E STEPHENS M P Manufacturing facilities design and material handling 3ed New Jersey Prentice Hall 2005 Mintzberg H e Lampel J 1999 Refletindo sobre o processo de estrat gia Sloan Management Review Spring pg 21 30 MONTREUIL B VENKATADRI U Strategic Interpolative Design of Dynamic Manufacturing Systems Layouts Management Science ABI INFORM v 36 n 6 p 682 694 1991 OSTWALD P F Manufacturing processes and systems 9 ed New York Jonh Wiley amp Sons Inc 1997 200p PAIVA E P CARVALHO JR J M FENSTERSEIFER J E Estrat gia de produ o e de opera es Porto Alegre Bookman 2004 PIDD M Modelagem Empresarial ferramentas para tomada de decis o Porto Alegre 1998 PORTER M E MONTGOMERY C A Estrat gia A Busca da Vantagem Competitiva 9 ed Rio de Janeiro Campus 1998 PRADO DARCI Teoria das filas e da simula o 3 ed Belo Horizonte 2006 127 p RAJAKUMAR S
103. u das atrav s de um modelo tr s c lulas de manufatura cada uma formada por dois tornos uma fresadora de dentado uma rebarbadora uma sheivadora e uma quarta c lula de manufatura com um torno uma brochadeira um centro de fura o e uma furadeira de coluna conforme tabela 6 6 93 Fig 6 2 Layout do sistema de produ o com quatro c lulas de manufatura Fonte Autor As engrenagens a serem produzidas a mesma quantidade de 135 pe as por item foram introduzidas neste modelo e balanceadas nas c lulas A quarta c lula de manufatura foi necess ria em decorr ncia da necessidade do pr torneamento e da opera o de brochar a estria interna da engrenagem F e das opera es de brochar rasgo da chaveta furar e escarear da engrenagem G No posto para balanceamento das engrenagens s o balanceadas as pe as Gas R e D 94 Com a simula o deste modelo com estas quantidades de engrenagens a serem produzidas foi poss vel balancear a produ o destas pe as entre as tr s c lulas de usinagem para se obter o melhor resultado poss vel Tabela 6 7 Total fabricado de pe as atrav s do layout celular Fonte Autor Atr ves do layout celular foi poss vel a produ o de 135 pe as tabela 6 7 em tr s turnos de produ o como no layout atual Isto foi poss vel com uma menor quantidade de tornos 07 tornos ao inv s de 10 tornos para o layout atual Esta quantidade menor de m quin
104. ufacturing Technology Management v 15 n 6 p 455 465 2004 COSTA L S S CAULLIRAUX H M Manufatura integrada por computador Rio de Janeiro Campus 1995 450p DJASSEMI M Improving Factory Layout Under a Mixed Floor and Overhead Material Handling Condition Journal of Manufacturing Technology Management v 18 n 3 p 281 291 2007 FISHWICK P A Simulation model design and execution Building digital worlds New Jersey Prentice Hall 1995 448 p GARCIA CLAUDIO Modelagem e Simulacao de Processos Industriais e de Sistemas Eletromecanicos 2ed S o Paulo 2005 678 p GOPALAKRISHNAN B WENG L GUPTA D P Facilities Design Using a Split Departmental Layout Configuration Facilities ABI INFORM v 21 n 3 4 p 66 73 2003 GROOVER M P Automation Production Systems and Computer Integrated Manufacturing Prentice Hall 2003 HARRELL C GHOSH B K BOWDEN R Simulation using promodel 2ed New York McGraw Hill 2004 103 KRAJEWSKI L J RITZMAN L P Operations Management Strategy and Analysis 4ed Addison Wesley 1996 KRAJEWSKI L J RITZMAN L P MALHOTRA M K Administra o de produ o e opera es 8ed S o Paulo Prentice Hall 2008 KULTUREL KONAK S Approaches to Uncertainties in Facility Layout Problems Perspectives at the Beginning of the 21 Century Journal Intelligent Manufacturing v 18 p 273 284 2007 LAW A M et al Simulation Software for Manufac
105. ula de m quinas com manipula o semi integrada usa um sistema de manipula o mecanizado tal como um transporte para mover as pe as entre m quinas na c lula J o sistema de fabrica o flex vel combina um sistema de manipula o de material inteiramente integrado com as esta es de processamento automatizadas 2 5 Determina o da capacidade e turnos de trabalho Segundo Martins e Laugeni 1998 para a determina o da capacidade de produ o n o suficiente somente a an lise das vendas anuais deve se tomar um conjunto de decis es com rela o capacidade Ser a capacidade nominal a capacidade m xima ou um valor de capacidade para atender demandas futuras Com rela o ao n mero de turnos de trabalho ser o programados um dois ou tr s Essas decis es devem ser analisadas com rela o capacidade financeira da empresa Somente ap s a determina o da capacidade e da quantidade de turnos de trabalhos a serem utilizados que podem ser iniciados os procedimentos para o desenvolvimento do layout A capacidade de produ o da empresa depende dos gargalos isto dos processos ou dos equipamentos que limitam a capacidade de produ o e que devem ser identificados 2 6 Layout para sistemas de produ o A competitividade industrial depende da redu o de custos como aquelas relacionadas diretamente com elabora o de eficientes layouts Em uma manufatura o planejamento do layout determina a efic
106. um modelo de simula o Para Harrel Ghosh e Bowden 2004 ao usar um modelo de simula o computacional antes de construir ou testar os cen rios de opera es poss veis de uma planta produtiva muitas imperfei es que com frequ ncia podem ter sido encontradas antes do novo sistema ser implementado s o ou podem ser evitadas Testes que poderiam levar meses e anos para 57 serem executados podem em um modelo computacional serem realizados em horas ou poucos dias Um modelo computacional pode abranger um tempo de simula o que poderia levar semanas de opera es em uns poucos minutos ou segundos As caracter sticas da simula o que a fazem uma poderosa ferramenta de decis o e planejamento da produ o podem ser resumidas como Versatilidade suficiente para a elabora o de qualquer modelo Envolve todos os sistemas interdependentes menos custoso com menor tempo gasto e menos problem tico do que experimentar no sistema real Oferece informa es dentro de m ltiplas medi es de performances Visual gr fico com grande apelo proporcionando interesse nas pessoas Oferece resultados que s o f ceis de entender e comunicar Tempo de execu o resumido e comprimido Requer aten o no detalhe das opera es A relativa aceitabilidade da an lise por meio da simula o se deve em parte a sua caracter stica flexivel e direta A simula o pode ser usada para analisar os grand
107. uma retificadora cil ndrica de alta precis o Figura 2 2 Uma fam lia de pe as com processos de usinagem similares mas diferentes atributos geom tricos Todas as pe as s o usinadas em tornos algumas exigem um posterior acabamento em uma retificadora cil ndrica Figura 2 3 Layout de uma planta produtiva Turn Torneamento Mill Fresamento DrlP Fura o Grnd Retifica Asby Assembly Man Opera es manuais As setas indicam o fluxo de material pela planta A linha tracejada indica a separa o das m quinas dentro do departamento Figura 2 4 Layout em c lula Tum Torneamento Mill Fresamento Drll Fura o Grnd Ret fica Asby Assembly Man Opera es manuais As setas indicam o fluxo de material pela planta Figura 2 5 Pe a cil ndrica Figura 2 6 Representa o das etapas de elabora o de um layout de c lula de manufatura Figura 2 7 Layout celular Figura 2 8 Layout por processo ou funcional Figura 2 9 Layout em linha Figura 2 10 Layout por posi o fixa Figura 2 11 Layout combinado Figura 4 1 A simula o fornece um m todo virtual para fazer um sistema experimental Figura 4 2 Custos em realizar mudan as em diferentes est gios de desenvolvimento do sistema Figura 4 3 Figura 4 4 Figura 5 1 Figura 5 2 Figura 5 3 Figura 5 4 Figura 5 5 Figura 6 1 Figura 6 2 Figura 6 3 Comparativo do
108. usar a simula o Segundo Meyers e Stephens 2005 a finalidade da simula o ajudar o respons vel a tomar as decis es corretas para a solu o de um problema particular O processo pode ser modificado e resumido de acordo com a necessidade do planejador A simula o do modelo pode ser usada para uma aproxima o de um problema de planejamento e para trabalhar para uma solu o l gica Meyers e Stephens 2005 sugerem um esbo o b sico para a constru o de um modelo de simula o Defini o clara do problema e dos objetivos do estudo para a compreens o da real finalidade do trabalho Defini o das limita es do sistema como a disponibilidade de recursos Espa os fisicos or amento dispon vel entre outros Desenvolvimento de um modelo gr fico para a compreens o dos componentes do sistema vari veis e suas intera es Elabora o de um projeto preliminar com os fatores considerados cr ticos no desempenho do sistema e escolha dos niveis em que estes fatores devem ser investigados Os estudos da simula o podem gerar um vasto campo de resultados e o planejador pode interpretar dados cr ticos com trivialidade Prepara o dos dados de entrada coletando os dados exigidos pelo modelo O resultado analisado na sa da do sistema t o importante quanto os dados de entrada Formula o do modelo na linguagem de simula o apropriada Verifica o e valida o do modelo garan
109. vez mais a formula o de uma estrat gia competitiva adequada s exig ncias do mercado De acordo com Slack 1993 uma atividade de manufatura saud vel proporciona empresa a capacidade para competir com a concorr ncia o vigor para manter um melhoramento uniforme de desempenho competitivo e talvez o mais importante proporciona a versatilidade operacional que pode responder aos mercados crescentes vol teis e aos concorrentes Por outro lado uma manufatura doente prejudicaria o desempenho da empresa n o importando quanto afiada seja sua dire o estrat gica Segundo Slack 1993 p 13 a estrat gia somente significa algo quando pode ser traduzida em a o operacional importante salientar que a meta desenvolver uma opera o de manufatura que possa dar a empresa uma vantagem preponderante no seu mercado Uma vantagem embasada na produ o que conte com a fun o de manufatura para 20 proporcionar a principal muni o na batalha da concorr ncia Acrescenta que o sistema produtivo deveria ser visto como uma fun o central na provis o da competitividade n o fun o dominante mas a fun o proeminente o motor competitivo da organiza o til contudo voltar aos seus fundamentos todas as fun es de manufatura s o formadas por dois ingredientes tecnologia e pessoas O tipo de tecnologia e o tipo de pessoa que se escolhe para ter na opera o junto com sua organiza o e localiza o
110. zando um modelo de simula o para avalia o da produ o 58 4 7 A escolha correta da simula o como ferramenta para a solu o de um problema 60 Ae COMO Usar a simulaci emas isaiss asia E ei a a a 62 4 9 A economia sugerida na utiliza o da simula o como ferramenta de apoio PLOQU O ninine ai adia sudo e ind Lado sda dn a Dn DA Sd aa a 63 4 10 Elementos de um sistema para simula o ssssesessssssseeseeseosseeseesessseesseserssressesess 65 410 1 Entidades css nara do qnd SN AA RR A a inah 66 410 2 Atividades nen A SE RR A 67 410 3 REBUPSOS apto sara Ao oasis a dae ac A aU aaa RR ed 67 37 EMPRESA VARIADA ia dd ga 69 Sd CMOUU O A RR DR a Ra 69 5 2 Componentes do sistema produtivo eeeeeeecerereeeaaeeeeerananada 70 X21 Produtos sapataria ada RO DS AU INN a da a 70 5 2 2 Recursos NUMANOS saiisine rinitni eioan asa aaike aeiia nte 71 352 3 MAQUINAS voer ieedit ona a a A a AS a aa 71 5 3 Descri o do sistema de produ o de engrenagens 78 5 4 Etapas de usinagem das engrenagens ses usas tres esa eas eira con saberes sao 79 6 RESULTADOS OBTIDOS 4 assassina a fe q TR En RD 84 6 1 Ioduc o sussa sn ia SS RS a SS 84 6 2 Modelo desenvolvido arara rare rare rara ani 84 6 2 1 Adapta o dos tornos N 19002 e 19008 para a usinagem de outras ENPTENADENS sseiaatastuci a aa a LES LA la o LUSO nessa desencadeia adia iaaa 88 022 Mprupamento das pe as a

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