LAYOUT DEPARTAMENTAL X LAYOUT CELULAR
A teoria de sistemas de produção muito tem evoluído nestes últimos vinte anos. Portanto, a maioria dos conceitos associados à dinâmica de produção em grande escala, oriundos das idéias desenvolvidas por Taylor (padronização das operações produtivas), Ford (tempos de ciclo e linhas de montagem) e Sloan (funções de apoio a produção e departamentalização), estão sendo revistos e adaptados ao mercado globalizado com demandas individualizadas. O mercado globalizado trouxe consigo a questão da concorrência numa escala nunca imaginada dentro do capitalismo moderno. A concorrência plena potencializa a questão da administração, ou não, dos preços dos produtos ofertados ao mercado. Em economias fechadas à concorrência externa, como foi a brasileira até o início dos anos noventa, as empresas estabeleciam seus preços a partir da colocação de uma margem de lucro sobre seus custos, ou seja: Preço = Custo + Lucro. Dessa forma, quando ocorriam aumentos de custos, como por exemplo, um aumento salarial reivindicado pelo sindicato ou um aumento nos custos de matéria prima imposto por um grande fornecedor monopolista, a empresa simplesmente repassava esse aumento de custos para o preço do produto de forma a manter sua margem de lucro. Dentro dessa lógica de preços administrados, as empresas não eram estimuladas a reduzirem seus custos produtivos e muito menos a melhorarem a qualidade, prazo de entrega ou outro requisito que viesse incrementar seu serviço para o cliente. Com a inclusão do país no processo de globalização da economia, as empresas se viram diante de uma nova situação, ou seja, não mais sendo possível administrar os preços, pois os mesmos doravante são estabelecidos pela lei da oferta e procura. Dessa forma, a equação de formação de preços, apesar de manter as mesmas variáveis, transformou-se na equação de formação do lucro, ou seja: Lucro = Preço – Custo. Para a empresa obter lucros com esta nova equação, visto que o preço é fixado pelo mercado, seu sistema produtivo deve, obrigatoriamente, trabalhar com custos abaixo do preço de venda. Caso seus custos sejam tão altos que não permitam a remuneração através do lucro para o capital investido, a empresa está fora desse mercado globalizado. O mesmo raciocínio vale para os outros critérios competitivos como qualidade, flexibilidade e prazo de entrega, que em última análise refletem-se na estrutura de custos produtivos. Se por um lado a globalização trouxe a concorrência mais aberta e a disputa por preços adequados ao mercado, por outro, o número de consumidores aumentou. Contudo, uma análise superficial da situação poderia induzir que a redução dos custos produtivos poderia ser alcançada com os velhos paradigmas da produção em massa pelo aumento da quantidade produzida. O problema é que com a globalização e a ampliação dos mercados veio junto um nível de exigências dos consumidores, via acesso da informação nunca antes experimentado. A palavra de ordem nas empresas hoje em dia é atender às necessidades dos clientes. E cada cliente tem suas necessidades específicas. Caso sua empresa não as atenda, ele rapidamente tem acesso a outras empresas que estão dispostas a atende-las. Com isso, uma montadora de automóveis que projetava grandes fábricas centralizadas para produzir um único modelo de automóvel em sua linha de montagem durante anos, hoje em dia projeta pequenas fábricas focalizadas na região que pretende atender com linhas de montagem flexíveis, montando dentro do conceito de lote unitário, carro a carro, de forma a atender as especificações de cada cliente com o mínimo de estoques (custo baixo). Outras cadeias produtivas, como, por exemplo, as cerâmicas, estão também buscando a mudança do conceito de produção em massa para o de lote unitário. Como no Brasil as empresas não contemplavam em seus planejamentos estratégicos as questões associadas aos sistemas de produção, direcionando-os para as áreas de marketing e/ou finanças, com a globalização da economia com demandas individualizadas, está ocorrendo uma rápida e profunda transformação na questão da forma como as organizações planejam estrategicamente seus negócios. A partir de agora as empresas se vêem forçadas a rever a antiga postura, e repensar em como seus sistemas produtivos devem se posicionar estrategicamente para garantir vantagens competitivas em relação à efetiva concorrência. A filosofia JIT/TQC que surgiu no Japão na década de 60, sendo aplicada inicialmente na indústria automobilística, em particular na Toyota Motors Company, é a que melhor se adapta a esses novos paradigmas competitivos. Essa filosofia possui como princípios básicos os já consagrados cinco pontos: satisfazer as necessidades do cliente, eliminar desperdícios, melhorar continuamente, envolver totalmente as pessoas e organização e visibilidade nos processos (Tubino, 1999). Os princípios citados anteriormente, que em seu conjunto dão forma à filosofia JIT, não são fáceis de serem implementados. Se o fossem, não dariam uma vantagem competitiva às empresas que os alcançassem. Contudo existe uma série de técnicas de produção, que compõem o chamado sistema Just in Time de produção, que permite às empresas moldar seus sistemas produtivos para melhor se adaptar a essas mudanças. A discussão da aplicabilidade dessas técnicas JIT, utilizando o programa computacional Arena, é o objetivo básico do estudo de caso constante nesse trabalho.
Existe uma gama muito grande de alternativas para compor um sistema de produção, tornando impossível montar e descrever um sistema genérico que abranja a todas elas. Nesse sentido, foi escolhido como sistema de produção genérico, um que produz de forma repetitiva itens padronizados em lotes para posterior montagem em uma linha contínua. Esse tipo de sistema de produção é o mais encontrado na prática. Apresenta características de processo intermitente na fabricação de itens, e características de processo contínuo na montagem dos produtos acabados, o que permite expandir suas soluções para as demais variedades de sistemas produtivos. No layout do tipo departamental, para a fabricação dos itens, as máquinas são agrupadas segundo suas funções específicas (tornos, prensas, fresas etc.). Os diversos itens fabricados, geralmente em grandes lotes, seguem seus roteiros de fabricação indo de encontro às máquinas nesses departamentos, exigindo equipamentos de movimentação. Devido à falta de balanceamento das capacidades produtivas dos recursos e a grande variedade de itens processados, há muita formação de estoques entre as operações, os chamados WIP (Work in process). Os trabalhadores são especializados em determinadas funções, podendo, eventualmente, acionar várias máquinas idênticas. A ênfase no trabalho, e na avaliação do mesmo, é individual, existindo pouca cooperação entre eles. A linha de montagem é projetada de forma a garantir um fluxo linear de trabalho nos produtos. Para evitar eventuais paradas na linha, colocam-se estoques protetores (buffers) entre os postos de trabalho. Esses postos retiram os produtos da linha para executar suas funções, recolocando-os na linha depois de concluídas. A capacidade de produção da linha é controlada pela adição, ou subtração, de pessoas em cada posto de trabalho. Notam-se grandes áreas de armazenagem tanto no início (para matérias-primas e peças componentes) como no fim do processo produtivo (para produtos acabados). Esses estoques são decorrentes da falta de confiabilidade nas funções internas de produção e nas funções externas de relacionamento com clientes e fornecedores da cadeia produtiva. Há necessidade de se montar uma estrutura formal de administração de materiais, com vários níveis de segurança, para administrar essas funções. O fluxo de informações e de materiais para a produção é do tipo "empurrado". O setor de PCP (Planejamento e Controle da Produção) periodicamente, a partir de uma previsão de vendas pouco precisa, devido ao baixo nível do relacionamento com os clientes, monta um PMP (Plano Mestre de Produção) para os produtos acabados considerando a existência de estoques em mãos. Esse PMP é a base para o cálculo das OM (Ordens de Montagem) OF (Ordens de Fabricação), RM (Requisição de Materiais) e OC (Ordens de Compra) que irão acionar o sistema produtivo da empresa. Geralmente empregam-se softwares sofisticados para executar essas funções, quando então são avaliadas as ordens em andamento, emitidas no período anterior, e os diversos estoques do sistema. Uma vez emitidas essas novas ordens são "empurradas" para os vários elos da cadeia produtiva que passam a trabalhar em cima das mesmas. No próximo período de planejamento o processo se repete. Além desses pontos citados, outros fatores caracterizam os sistemas convencionais de produção. A ênfase na qualidade é dada à inspeção final dos produtos. A manutenção dos equipamentos e instalações é basicamente corretiva. Os lotes de fabricação e movimentação são grandes devido ao alto tempo de setup das máquinas. O sistema de custos emprega o conceito de "valor adicionado" fazendo com que recursos parados sejam vistos como perda de oportunidade para agregar valor aos itens. Existe alta rotatividade da mão-de-obra como forma de adaptar a capacidade produtiva à demanda, gerando baixo envolvimento dos funcionários no atendimento dos objetivos globais da organização. Também é baixa a sinergia entre os diversos departamentos de apoio à produção, entre outros fatores. No sistema de produção montado segundo os princípios da filosofia JIT/TQC várias são as diferenças fundamentais em relação ao sistema convencional, algumas serão exploradas no estudo de caso em questão. A primeira grande diferença encontra-se na forma como estão dispostos os recursos produtivos. No sistema de produção JIT os recursos produtivos estão focalizados para a produção de uma gama limitada de produtos. A fábrica é dividida em "mini-fábricas" responsáveis por famílias de produtos. O layout dentro da mini-fábrica é do tipo celular, onde as máquinas são dispostas segundo o roteiro de fabricação dos itens, buscando-se o fluxo contínuo de produção. O objetivo é de que o processo de produção dentro das células de fabricação e montagem obtenha as vantagens da produção contínua em lotes unitários, acelerando a conversão de insumos em produtos acabados e eliminando a necessidade dos estoques em processo (WIP). Para operar as células de fabricação há necessidade de empregar operadores "polivalentes" que possam, dentro de um determinado TC (Tempo de Ciclo), executar um conjunto de operações em sincronia com os demais companheiros, de forma que ao final de cada tempo de ciclo uma unidade de produto acabado seja completada. A capacidade de produção é administrada pela inclusão, ou exclusão, desses operadores polivalentes dentro das células de fabricação e montagem. Nesse sistema produtivo a ênfase é do trabalho em grupo, onde cada operador é cliente do operador anterior e fornecedor do operador subseqüente. Qualquer problema que surja, como não se projetam estoques protetores internos, leva a interrupção do fluxo produtivo e a necessidade de imediata solução, com a participação de todos os envolvidos no processo. Com a focalização da produção, os estoques, antes centralizados em grandes almoxarifados, são distribuídos em "supermercados" colocados estrategicamente entre dois pontos (geralmente células) que compõem o fluxo produtivo. O fluxo de informações e de materiais para a produção é do tipo "puxado", ou seja, só se produz ou movimentam-se materiais quando houver efetivo consumo dos mesmos. O sistema kanban é o mais empregado para gerenciar esta lógica de funcionamento. Quando cliente e fornecedor estiverem fisicamente próximos, apenas um supermercado de kanban é necessário, porém quando a distância física entre eles for grande há necessidade de se colocar um supermercado junto ao cliente e outro junto ao fornecedor. Nesse caso, um movimentador (interno ou externo) faz a conexão entre os dois supermercados. Outra grande diferença entre os dois sistemas de produção está na forma de atuação do setor de Planejamento e Controle da Produção (PCP). No sistema convencional o PCP, a partir da montagem do programa-mestre de produção (PMP), empurra um conjunto de ordens para o sistema produtivo. Nesse caso, a diferença de tempo entre a programação do sistema produtivo e o real consumo dos clientes é grande, com alto potencial de erro entre o planejado e o executado. No sistema JIT, dentro do conceito de produção puxada, o PCP elabora o PMP com o objetivo de dimensionar os estoques, em termos de número de kanbans, e os ritmos de trabalho, traduzidos em termos de tempo de ciclo (TC), de forma que o sistema produtivo no curto prazo, ou seja, quando os clientes forem confirmando seus pedidos, tenha condições de responder a essa demanda real sem a necessidade de contar com grandes estoques de produtos. O único ponto do sistema que necessita de informações prévias para a produção é a linha de montagem. Para que o sistema de puxar se torne uma ferramenta efetiva no atendimento das necessidades dos clientes externos e internos, é imperativo que o PCP ao montar o PMP utilize o conceito de nivelamento da produção. Nivelar a produção significa programar para a montagem final pequenos lotes em sincronia com o mix de produtos demandados pelos clientes. Isso garante a rápida resposta às variações de curto prazo nas necessidades dos clientes, e, internamente, um ritmo ordenado ao sistema kanban. Como pré-requisito ao nivelamento da produção, dois pontos são fundamentais no sistema JIT: a produção econômica de pequenos lotes e a estabilidade na demanda. A produção econômica de pequenos lotes é viável dentro do sistema JIT, por um lado, através da busca contínua pela redução dos tempos de setup dos equipamentos com a aplicação das técnicas de troca rápida de ferramentas (TRF), e por outro, pela própria focalização da produção com a montagem de células balanceadas à demanda de poucos itens. A estabilidade na demanda é obtida pela revisão dos antigos paradigmas que norteiam as relações entre empresas. Dentro da filosofia JIT/TQC busca-se estabilizar a base de clientes e fornecedores, compondo uma cadeia logística de produção e distribuição que privilegie a confiança e o relacionamento de longo prazo em detrimento da convencional concorrência entre os atores dessa cadeia. A concorrência, dentro dessa nova ótica, dar-se-á entre cadeias produtivas e não mais dentro das mesmas. Dessa forma, os planejamentos de longo e médio prazo podem ser repassados aos fornecedores, reduzindo-se as atividades especulativas. Além desses pontos divergentes, outros fatores diferenciam o sistema de produção convencional do sistema JIT. Na busca pela qualidade total, todas as atividades da fábrica devem ser padronizadas e operadas dentro desse padrão. Os padrões de trabalho devem ser o mais simples possível, evitando-se erros de regulagens e operação. Investimentos em treinamento da mão-de-obra para identificação, análise e correção dos problemas devem ser prioritários. A ênfase na qualidade deve ser dada a prevenção dos potenciais problemas. Logo, a manutenção dos equipamentos e instalações deve ser preventiva e a qualidade deve ser garantida para todos os itens. Com a focalização da produção os custos passam a ser diretos e o sistema de custos por atividades pode ser implementado. A visão de cadeia produtiva, direcionando os relacionamentos entre clientes e fornecedores, permitirá o uso efetivo de técnicas como análise de valor e engenharia simultânea. 3. UMA DESCRIÇÃO SUCINTA DOS ESTUDOS DE CASOS Como forma de exemplificar e discutir essas mudanças conceituais nos sistemas de produção foram desenvolvidos por TUBINO (1999), oito estudos de casos utilizando a simulação computacional, via software Arena, como ferramenta de análise. Cada estudo de caso procura se fixar em um determinado ponto a ser questionado. De uma forma geral, no estudo de caso estão modelados os dois sistemas produtivos: o sistema convencional e o sistema JIT. A idéia é de aproveitar o potencial de análise da ferramenta de simulação para montar um sistema convencional e outro equivalente JIT que executem determinadas funções que se pretende analisar. Com a simulação pode-se analisar de forma rápida o efeito dessas mudanças durante um longo período de tempo. Como o objetivo do estudo de caso é de discutir a aplicabilidade das técnicas JIT para os sistemas produtivos, as diferenças entre os sistemas foram propositadamente potencializadas, ou seja, nos modelos dos chamados sistemas convencionais as condições são bastante adversas (lotes grandes, setups altos, operadores mal treinados e desmotivados, etc.), enquanto que nos sistemas JIT as condições são ideais (lotes pequenos, setups rápidos, operadores padrões motivados, etc.). O estudo de caso ora analisado, foi desenvolvido no sentido de se trabalhar a questão da focalização nos sistemas de produção em lotes. Nesse estudo, foram criados dois modelos equivalentes, um com estrutura produtiva departamental e outro com estrutura celular. Pode-se fazer diferentes composições de demandas (tamanhos de lotes e mix de produtos) passarem pelos dois sistemas e verificar o desempenho físico e financeiro dos mesmos. Por exemplo, ao simular pequenos lotes no sistema departamental os custos de setup irão aumentar significativamente os custos unitários dos produtos. O objetivo do estudo de caso é mostrar que as células de manufatura fornecem a melhor solução para os sistemas de produção em lotes.
De uma forma geral, o estudo de caso foi montado a partir da seguinte estrutura:
A interface com o usuário foi desenvolvida a partir da linguagem de programação VBA da Microsoft Corporation existente dentro do software Arena. Essa interface permite que o usuário entre no estudo de caso, tenha acesso a explicações resumidas sobre o estudo de caso, faça a escolha dos valores das variáveis no formulário de entrada de dados, inicie a simulação da alternativa escolhida, veja os resultados da simulação em um formulário de saída, salve os resultados na planilha do Excel, e feche o estudo de caso e a planilha do Excel. O modelo de simulação do estudo de caso foi desenvolvidos no software de simulação Arena da Systems Modeling Corporation, representados na América Latina pela Paragon Tecnologia Ltda (www.paragon.com.br). No ambiente do Arena a linguagem de simulação é o Siman V, e, basicamente, a programação é realizada pelo encadeamento de objetos ou módulos, existentes nos templates (ou conjuntos de módulos) que irão representar o sistema produtivo. O terceiro componente da estrutura do estudo de caso é a planilha de resultados gerada no software Excel da Microsoft Corporation. Ao final de cada simulação dos valores escolhidos para as variáveis pode-se salvar ou não os resultados gerados na planilha do Excel. Quando se encerra a simulação do estudo de caso essa planilha fica disponível, no local onde foi salva, para ser usada na análise dos resultados e composição das respostas às perguntas formuladas. Pode-se então utilizar todo o ferramental do Excel para trabalhar os dados.
Pode-se conceituar simulação como o processo de projetar um modelo computacional de um sistema real e conduzir experimentos com esse modelo com o propósito de entender seu comportamento e/ou avaliar estratégias para sua operação. A simulação não é uma ferramenta de otimização, mas sim uma ferramenta que permite responder a perguntas do tipo: o que aconteceria se ...? Nesse sentido, a simulação é a ferramenta ideal para suscitar a discussão da aplicabilidade das principais técnicas que compõem o sistema de produção JIT, visto que as razões para se empregar a simulação estão presentes no estudo de caso proposto, ou seja:
A técnica de simulação funciona de maneira que o modelo computacional para a simulação do sistema desenvolvido executa de forma seqüencial e repetitiva um conjunto de instruções, baseadas no tempo, alterando o valor das variáveis que influenciam no comportamento do sistema. Essas variáveis não terão seus valores conhecidos antecipadamente, pois a medida em que eventos vão acontecendo, seus valores vão se alterando. Por exemplo, uma máquina que está parada será acionada a partir da chegada (evento) de um lote de produtos a ser processado. O tempo total de acionamento da máquina dependerá do tamanho do lote e da distribuição de probabilidade associada ao tempo padrão de operação da máquina. O controle da execução desse modelo permite a realização de diferentes experimentos, que, por sua vez, permitirão estimar e concluir a respeito do comportamento do modelo no sentido de responder as questões formuladas. Para representar melhor as condições reais de operação, as variáveis envolvidas no modelo de simulação podem ser de caráter aleatório, descrito por distribuições teóricas de probabilidade que dependem de uma semente. Por exemplo, admitindo-se que o tempo unitário de operação de uma máquina siga uma distribuição normal de média dez minutos e desvio padrão de um minuto, sempre que chegar um lote de cinco unidades para ser processado, o programa computacional irá sortear um número aleatório, a partir de uma semente, com as características de uma função normal com essa média e esse desvio padrão, e multiplicá-lo por cinco para obter o tempo total que a máquina irá ficar operando. Visando aproximar os modelos teóricos do estudo de caso com situações aleatórias encontradas na prática, por exemplo, um operário nunca monta um produto em exatamente dois minutos mas em média em dois minutos, no modelo desenvolvido foram utilizadas algumas distribuições aleatórias conhecidas, como a função normal, a exponencial, a triangular e a discreta. Para evitar que as seqüências de números aleatórios se repitam a cada rodada de simulação, foi adicionado ao modelo computacional um gerador de sementes aleatórias, dessa forma a cada rodada a série de números aleatórios gerados para dar entrada nas distribuições de probabilidades será diferente. Em decorrência disso as variáveis aleatórias do modelo apresentarão valores diferentes a cada rodada. Um ponto importante na técnica de simulação diz respeito à confiabilidade dos resultados gerados. Ela está associada ao número de amostras e ao tamanho das amostras. Como se trabalha com distribuições de probabilidade e geradores de números aleatórios, a cada replicação da alternativa simulada um valor diferente dos resultados aparecerá. Quanto maior for a variabilidade dos resultados gerados, maior deverá ser o número de replicações, ou amostras, para garantir um valor confiável estatisticamente. Por outro lado, o tamanho da amostra também tem seu significado nesse processo. Quanto maior for o número de resultados gerados durante o período da simulação, mais confiável o valor final será. Apesar de uma análise estatística dos resultados gerados nos diferentes estudos de casos ser possível de realização, o objetivo desse trabalho é de fomentar a discussão entre os sistemas convencionais e o sistema JIT.
Este estudo de caso tem por finalidade analisar as vantagens e desvantagens da transformação de um sistema de produção repetitivo em lotes com estrutura departamental em um sistema focalizado de produção em células de fabricação. Para tanto, foram criados dois modelos equivalentes, um departamental e outro celular, no software de simulação Arena que permitem analisar o desempenho de cada sistema produtivo frente a variações de demanda (tamanho de lote e mix de produção). O estudo de caso em questão, trabalha com dois sistemas produtivos diferentes: o sistema convencional departamental e o sistema celular JIT. Os dois sistemas são equivalentes, empregando os mesmos recursos produtivos, suas diferenças básicas se dão apenas em nível de layout. Pode-se entender este estudo de caso como a representação do sistema produtivo de uma empresa que pretende migrar de um sistema convencional departamental para um sistema celular JIT. Os dois sistemas produtivos simulados podem produzir dois produtos diferentes (produto A e produto B). O produto A tem seu roteiro de fabricação passando pelas máquinas de corte, estampa, fresa e acabamento, nessa ordem, e o produto B passa pelas máquinas de corte, fresa, estampa e acabamento, nessa ordem. Todos os tempos produtivos seguem uma distribuição normal de média 2 minutos e desvio padrão de 0,05 minutos por unidade. A demanda total pelos produtos A e B é de 9600 unidades mês, podendo variar quanto ao mix (100% do produto A, 75% de A e 25% de B, 50% de A e 50% de B, 25% de A e 75% de B, ou 100% de B). Uma vez escolhido o mix de produção, ele segue uma distribuição discreta. Por exemplo, ao se escolher um mix de 25% do produto A e 75% do produto B, sempre que um lote der entrada no sistema, a escolha do tipo de produto se dará segundo uma distribuição discreta com probabilidade de 25% para o produto A e 75% para B. Essa demanda entra na fábrica, na forma de ordens de produção, com variabilidade associada a uma distribuição exponencial de média proporcional ao tamanho do lote. Pode-se simular qualquer tamanho de lote de produção. Por exemplo, para um lote de 100 unidades tem-se 96 lotes/mês (9600 unid./mês dividido por 100 unid./lote). Como um mês possui 9600 minutos (480 min./dia vezes 20 dia/mês), um lote deve entrar a cada 100 minutos (9600 min./mês dividido por 96 lotes/mês), em média, seguindo uma distribuição exponencial. No sistema convencional o layout é departamental com duas máquinas por departamento. Existem os departamentos de corte, fresa, estampa e acabamento, além de uma área de entrada para as ordens de produção e uma área de saída para os produtos acabados. A área total da planta é de 812 m2. A Figura 1 apresenta a tela que é mostrada durante a animação da simulação do sistema produtivo departamental convencional. Uma vez emitidas, as ordens de produção aguardam em uma fila de espera na área de entrada por uma empilhadeira para levá-las para o departamento de corte, primeira operação no roteiro de fabricação de ambos os produtos, desde que haja espaço no departamento para recebê-las. A partir daí, cada tipo de produto segue o seu roteiro de fabricação pelos demais departamentos, até ficarem prontos e serem transportados para a área de saída. Cada departamento tem capacidade para armazenar até 12 lotes na fila de espera por uma das duas máquinas, quando essas filas estão cheias a entrada de lotes é interrompida.
FIGURA 1 - Tela do sistema departamental simulado. Fonte: TUBINO, 1999. É possível observar-se na Figura 1 que, na área de entrada existem 118 lotes aguardando para ingressarem no departamento de corte. Neste mesmo departamento, existem 11 lotes aguardando pela liberação de uma máquina e, no departamento de acabamento não existe nenhum lote na fila de espera, pois há uma máquina disponível para uso imediato. A regra empregada na simulação das filas de espera é a FIFO, o primeiro lote que chega é o primeiro que será atendido. Além disso, sempre que um lote de um produto entrar numa máquina, e o lote do produto produzido anteriormente for diferente, ocorrerá um setup de 2 horas. Não serão considerados setups para trocas por desgaste das ferramentas. Durante a animação do modelo aparecerá a palavra setup sobre a máquina que estiver parada procedendo ao setup, como se pode ver no departamento de acabamento na Figura 1. A movimentação dos lotes é feita com auxílio de empilhadeiras (no máximo três) com velocidades de 20 metros por minuto. Tanto o carregamento como o descarregamento dos lotes na empilhadeira consomem um tempo que segue uma distribuição normal de média 1 minuto e desvio padrão de 0,01 minutos. A tela de animação do sistema departamental apresenta ainda, como se pode ver na Figura 1, o tamanho escolhido do lote, a quantidade de produtos acabados de cada produto produzido até o momento, e os lead times médios de cada produto. No sistema celular foi montada uma célula para cada produto, com as máquinas dispostas de acordo com o roteiro de fabricação de cada peça. Com a redução dos espaços internos para movimentação e armazenagem dos lotes dos produtos a área total da planta foi reduzida, em relação ao layout departamental, para 448 m2 . A Figura 2 apresenta a tela que é mostrada durante a animação da simulação do sistema produtivo celular. Uma vez emitidas, as ordens de produção de cada produto aguardam em uma fila de espera individual na área de entrada por um espaço na fila de entrada de cada célula correspondente. A fila de entrada de cada célula possui capacidade máxima de dois lotes. A partir daí, cada tipo de produto segue o seu roteiro de fabricação pelas demais máquinas da célula, até ficarem prontos e serem movimentados para a área de saída.
FIGURA 2 - Tela do sistema celular simulado. Fonte: TUBINO, 1999. Pode-se ver na Figura 2 que na área de entrada existem seis lotes do produto A e nenhum do produto B aguardando para entrar na fila de espera das respectivas células. Tanto a célula do produto A como a do produto B estão com suas filas de entrada com dois lotes. Em função da proximidade das máquinas, a movimentação dos lotes no sistema celular é feita em esteiras por gravidade, não se necessitando de empilhadeiras. Para manter a equivalência entre os dois sistemas produtivos, no sistema celular também cada carregamento e descarregamento dos lotes nas esteiras consome um tempo que segue uma distribuição normal de média 1 minuto e desvio padrão de 0,01 minutos. Como as células são cativas para cada produto não existem setups. A tela de animação do sistema celular apresenta ainda, como se pode ver na Figura 2, o tamanho escolhido do lote, a quantidade de produtos acabados de cada produto produzido até o momento, e os lead times médios de cada produto. Tanto o sistema departamental como o celular serão simulados para um período de seis meses, ou 57600 minutos (480 minutos/dia * 20 dias/mês * 6 meses), com um período de descarte inicial (warm-up) de 2400 minutos. Ao final dos seis meses (57600 minutos) de simulação do sistema produtivo com os parâmetros escolhidos é apresentada uma tela com o relatório físico/financeiro dos dados de entrada e dos dados de saída referentes ao desempenho da alternativa simulada. A Figura 3 apresenta a tela do relatório de saída da simulação do layout departamental do estudo de caso, e a Figura 4 a tela do relatório de saída da simulação do layout celular. Inicialmente serão descritos os itens constantes do relatório de saída do layout departamental, posteriormente serão descritas as diferenças existentes no relatório de saída do layout celular. No relatório de saída do layout departamental da Figura 3 podem-se ver dez quadros de respostas: Lote, Empilhad., Unidades Produzidas, Taxa de Ocupação, WIP, Número de Setups, Mix Produção, Lead times, Ordens de Produção e Análise Econômica.
FIGURA 3 - Tela do relatório de saída da simulação do layout departamental do estudo de caso. Fonte: TUBINO, 1999. Alguns dos valores apresentados nos dois tipos de relatórios de saída do estudo de caso são apenas transcrições dos dados de entrada escolhidos para uma determinada alternativa a ser simulada. Eles servem para identificar e relacionar os resultados com a alternativa simulada. O quadro de resposta Lote transcreve para o relatório de saída o tamanho do lote, em número de peças, escolhido para os produtos A e B. O quadro de resposta Empilhad. passa para o relatório de saída o número de empilhadeiras selecionado para rodar no layout departamental. E, finalmente, o quadro de resposta Mix Produção informa para o relatório de saída o mix de produção, em percentual, escolhido para cada tipo de produto. O quadro de resposta Taxa de Ocupação do relatório de saída do layout departamental informa qual foi a taxa média de ocupação em valores percentuais das empilhadeiras e das máquinas em cada departamento durante o período simulado. Para o cálculo da taxa de ocupação das máquinas não foi computado o tempo despendido com o setup necessário para a produção de lotes de produtos diferentes. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3, as duas máquinas do departamento de corte ficaram, em média, ocupadas durante os seis meses 25,63% do tempo, já a empilhadeira ficou ocupada 42,14% do seu tempo disponível. O quadro de resposta Número de Setups do relatório de saída do layout departamental mostra o número de preparações de máquinas realizadas em cada departamento durante o período simulado. Sempre que entrar na máquina um lote de produtos diferente do lote que estava sendo produzido, ocorrerá uma operação de setup, com tempo de 120 minutos, sendo a variável número de setups por departamento correspondente incrementada em uma unidade. O setup considerado é apenas o setup para mudança de tipos de produtos, para simplificar o estudo de caso não ocorrerão setups por desgaste das ferramentas. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 ocorreram 714 setups nas duas máquinas do departamento de corte e 2368 setups nos quatro departamentos. O quadro de resposta WIP do relatório de saída do layout departamental apresenta o número médio de produtos que ficaram nas filas de espera dos departamentos aguardando pela liberação de uma máquina para serem produzidos durante o período simulado. Como foi colocado, cada departamento tem capacidade para armazenar até 12 lotes na fila de espera por uma das duas máquinas, quando essas filas estão cheias a entrada de lotes é interrompida. A regra empregada na simulação é a FIFO, o primeiro lote que chega é o primeiro que será atendido. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o número médio de produtos esperando na fila do departamento de corte foi de 116,68 unidades. O quadro de resposta Lead times do relatório de saída do layout departamental informa o tempo médio em minutos, durante o período simulado, que cada lote de produto A ou B consumiu para ficar pronto desde sua entrada no sistema produtivo. Nesse estudo de caso o lead time produtivo é composto pelo somatório dos tempos de espera nas filas dos departamentos, dos tempos de setup, dos tempos produtivos e dos tempos de transporte entre a entrada, os departamentos e a saída do sistema. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o produto A gastou, em média, 1033,58 minutos para ficar pronto, e o produto B consumiu 1044,37 minutos. O quadro de resposta Unidades Produzidas do relatório de saída do layout departamental mostra quantas unidades foram produzidas, durante o período simulado, de cada um dos dois produtos e o valor total. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 a produção do produto A foi de 7520 unidades, a produção do produto B foi de 7250 unidades, perfazendo um total de 14770 unidades. O quadro de respostas Ordens de Produção do relatório de saída do layout departamental permite que sejam analisadas as condições de espera na área de entrada das ordens de produção emitidas para o sistema produtivo. Ele está subdividido em dois grupos de informações: Tempo Médio e Número Médio. O Tempo Médio informa o tempo médio em minutos que cada ordem de produção completada gastou na fila de espera da área de entrada do departamento, e o Número Médio mostra o número médio de ordens de produção, durante o período simulado, que ficaram esperando nessa fila. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o tempo médio de espera das ordens de produção na fila de entrada do departamento foi de 23312,30 minutos e o número médio de ordens de produção esperando para dar entrada no sistema produtivo foi de 2321,24 ordens. O quadro de resposta Análise Econômica do relatório de saída do layout departamental apresenta algumas informações financeiras das alternativas simuladas. Ele está subdividido em cinco grupos de informações: Capital Investido em WIP, Capital Investido em Equipamentos, Custo Unitário da Área de Produção, Custo Unitário de Depreciação Efetiva, Custo Unitário do Capital Investido, Custo Unitário do Setup e Custo Unitário Total. O Capital Investido em WIP representa o dinheiro necessário para manter o nível de estoques médios em processo gerado pela alternativa simulada. Ele é calculado multiplicando-se o somatório dos estoques médios, no período simulado, dos quatro departamentos pelo custo (matérias primas e mão de obra) unitário de um produto, que nesse estudo de caso foi arbitrado em $ 200,00. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o valor apresentado (a diferença de $ 0,52 decorre dos arredondamentos) foi obtido da seguinte forma: 190,70 unidades * $ 200,00 = $ 38140,00 O Capital Investido em Equipamentos representa o dinheiro empregado na aquisição das máquinas e das empilhadeiras para cada alternativa simulada. O número de máquinas nos quatro departamentos é fixo em oito máquinas, com custo unitário arbitrado em $ 100000,00 por máquina. Já o número de empilhadeiras depende da escolha feita na tela de entrada de dados, sendo que o custo de uma empilhadeira foi arbitrado em $ 35000,00 nesse estudo de caso. Logo, o capital investido em equipamentos é calculado somando-se a multiplicação do número de máquinas nos quatro departamentos pelo custo unitário das máquinas, com a multiplicação do número de empilhadeiras escolhido pelo custo unitário das empilhadeiras. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o valor apresentado foi obtido da seguinte forma: (8 máquinas * $ 100000,00) + (1 empilhadeira * $ 35000,00) = $ 835000,00 O Custo Unitário da Área de Produção representa o custo por metro quadrado por unidade produzida durante o período simulado. Ele é calculado multiplicando-se a área produtiva do sistema simulado (no layout departamental é de 812 m2 e no layout celular é de 448 m2 ) pelo custo unitário do metro quadrado da região, nesse estudo de caso foi arbitrado em $ 5,00 por metro quadrado, e dividindo pela produção total de produtos A e B durante o período simulado. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o valor apresentado foi obtido da seguinte forma: (812 m 2 * $ 5,00) / 14770 unidades = $ 0,27 por unidade O Custo Unitário de Depreciação Efetiva representa o custo, por unidade produzida, da depreciação das máquinas e empilhadeiras utilizadas na alternativa simulada. O custo da depreciação efetiva nesse estudo de caso é calculado levando-se em conta que a vida útil de uma máquina, ou de uma empilhadeira, foi arbitrada em 5 anos, ou em 576000 minutos (57600 minutos/semestre * 5 anos * 2 semestres/ano). Com isso tem-se que o custo da máquina, ou da empilhadeira, por minuto é obtido dividindo-se o valor da máquina, ou da empilhadeira, por 576000 minutos de vida útil. Por outro lado, o número de minutos que as máquinas, ou as empilhadeiras, consumiram no período simulado (seis meses ou 57600 minutos) para produzir determinada quantidade de produtos é calculado levando-se em conta a taxa de ocupação média (em valores decimais) das máquinas de cada departamento, ou das empilhadeiras, vezes 57600 minutos. O custo da depreciação efetiva das máquinas é obtido, então, multiplicando-se o número de máquinas dos departamentos pelo custo da máquina por minuto e pelo tempo médio consumido de máquina por departamento no período simulado. O custo da depreciação efetiva das empilhadeiras é obtido multiplicando-se o número de empilhadeiras simulado pelo custo da empilhadeira por minuto e pelo tempo médio consumido das empilhadeiras. Finalmente, o custo unitário da depreciação efetiva é o resultado da divisão do somatório dos custos de depreciação efetiva das máquinas e das empilhadeiras pela produção total no período simulado. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o valor do custo unitário da depreciação efetiva foi obtido da seguinte forma:
O Custo Unitário do Capital Investido representa o custo, por unidade produzida, do capital investido em equipamentos e estoques durante o período simulado. Ele é calculado multiplicando-se a soma do capital investido em WIP com o capital investido em equipamentos, pela TMA (Taxa de Mínima Atratividade) do capital, que nesse estudo de caso foi arbitrada em 25,00 % ao semestre, e dividindo-se o valor encontrado pela quantidade de produtos acabados produzida no semestre. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o valor apresentado foi obtido da seguinte forma: (($ 38140,00+ $ 835000,00) * 0,25) / 14770 unidades = $ 14,78 por unidade O Custo Unitário do Setup representa o custo, por unidade produzida, que o sistema produtivo teve para realizar os setups nas máquinas durante o período simulado. Como o objetivo desse estudo de caso é potencializar as diferenças entre o sistema departamental e o celular, por simplificação, no custo do setup não estão incluídos os custos referentes ao tempo de máquina parada, nem os custos de materiais suplementares. Apenas o custo adicional do ferramenteiro será incluído, admitindo-se que cada setup de máquina necessita da ajuda de um ferramenteiro, e que o custo por hora desse especialista foi arbitrado em $ 40,00. Dessa forma, o custo unitário do setup é calculado dividindo-se a multiplicação do número de setups realizados no período simulado pelo tempo consumido em cada setup (2 horas) e pelo custo por hora do ferramenteiro ($ 40,00), pela produção total do período simulado. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o valor apresentado como custo unitário de setup foi obtido da seguinte forma: (2368 setups * 2 horas * $ 40,00) / 14770 unidades = $ 12,83 por unidade Finalmente, o Custo Unitário Total consiste da soma do custo unitário da área de produção, com o custo unitário da depreciação efetiva, com o custo unitário do capital investido, e com o custo unitário do setup. Ele resume, então, os custos do capital empatado em estoques e máquinas e o custo de depreciação das máquinas. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 3 o custo unitário total foi obtido da seguinte forma: $ 0,27 + $ 1,49 + $ 14,78 + $ 12,83 = $ 29,37 por unidade A Figura 4 apresenta a tela do relatório de saída da simulação do layout celular. Nesse relatório podem-se ver oito quadros de respostas: Lote, Unidades Produzidas, Taxa de Ocupação, WIP, Mix Produção, Lead times, Ordens de Produção e Análise Econômica. As informações constantes desse relatório são semelhantes às informações apresentadas no relatório de saída da simulação do layout departamental (Figura 3) e já detalhadas, com pequenas modificações. Como no layout celular proposto existe uma célula cativa para cada produto, não ocorrerão setups nesse modelo, e, consequentemente, os quadros de respostas Número de Setups e Custo Unitário de Setup não são apresentados. O mesmo ocorre com o quadro de resposta Empilhad. , onde constava o número de empilhadeiras selecionado para a simulação no layout departamental, pois no layout celular a movimentação é feita por esteiras. Outras três modificações aparecem na forma de apresentação das informações constantes nos quadros de respostas Taxa de Ocupação e WIP, que estão detalhados por tipo de célula, e Ordens de Produção, que está detalhada por tipo de produto, dado que cada produto no layout celular tem sua própria fila de espera para entrar no sistema produtivo. Uma vez entendidos os dados físicos e financeiros fornecidos pelos relatórios de saída das Figuras 3 e 4, pode-se passar para a apresentação das questões para a discussão do assunto proposto no estudo de caso, ou seja, possibilitar a análise dos principais conceitos relacionados com a focalização dos sistemas produtivos repetitivos em lotes.
FIGURA 4 - Tela do relatório de saída da simulação do layout celular do estudo de caso. Fonte: TUBINO, 1999.
Os itens abordados e o exemplo desenvolvido neste trabalho, permitiram as seguintes conclusões:
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